Как была измерена скорость света

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 09:37

Скорость света в вакууме стоит у ровно 299 792 458 метров в секунду«. Сегодня мы можем поставить точную цифру, потому что скорость света в вакууме является универсальной константой, измеренной с помощью лазеров; и когда эксперимент включает лазеры, трудно спорить с результатами. Что касается того, почему это проявляется несколько явно как целое число, это не случайно - длина счетчика определяется с использованием этой константы: «длина пути, пройденного светом в вакууме в течение временного интервала 1 299 792 458 секунд «.

До нескольких сотен лет назад было принято решение или, по крайней мере, предположить, что скорость света была бесконечной, когда на самом деле она действительно действительно, действительно, очень быстро - для справки скорость света немного медленнее, чем самая быстрая вещь в известной вселенной - время отклика подростковой девочки, если бы Джастин Бибер сказал в Твиттере: «Первый, кто ответит на этот твит, станет моей новой девушкой».

Первым известным человеком, который подвергает сомнению всю «скорость света, является бесконечным», был философ Vest Vec. Эмпедокл. Менее чем через столетие Аристотель не согласился с Эмпедоклом, и спор продолжался более 2000 лет.

Один из первых выдающихся людей действительно придумал ощутимый эксперимент, чтобы проверить, был ли свет скоростью, был голландский ученый Исаак Бекман в 1629 году. Несмотря на то, что он жил за время до лазеров, что дает мне озноб, просто размышляя о том, что Бекман понял, что, отсутствие лазеров, основа любого хорошего научного эксперимента должна всегда включать взрывы какого-то рода; таким образом, его эксперимент включал детонацию пороха.

Бекман помещал зеркала на разных расстояниях от взрыва и спрашивал наблюдателей, видят ли они какую-либо разницу, когда вспышка света, отраженная от каждого зеркала, достигает их глаз. Как вы, наверное, догадались, эксперимент был «Неубедительный».

Подобный более известный эксперимент, который не предполагал взрывов, возможно, был проведен или, по крайней мере, предложен Галилео Галилеем чуть позже десятилетия спустя в 1638 году. Галилей, как и Бекман, также подозревал, что скорость света не была бесконечной и делала проходные ссылки к эксперименту с участием фонарей в некоторых его работах. Его эксперимент (если он когда-либо проводил его вообще) заключался в том, чтобы разместить два фонаря на расстоянии в милю друг от друга и попытаться выяснить, есть ли заметное отставание между ними; результаты были неубедительными. Единственное, о чем мог предположить Галилей, было то, что если бы свет не был бесконечным, он быстр и эксперименты в таком маленьком масштабе были обречены на провал.

Только до Датского астронома Оле Рёмер вошел в драку, что измерения скорости света стали серьезными. В эксперименте, который заставлял Галилей мигать фонари на холме, как проект начальной школы науки справедливости, Рёмер решил, что, без лазеров и взрывов, эксперимент должен всегда включать космическое пространство. Таким образом, он основывал свои наблюдения на движении самих планет, объявляя свои новаторские результаты 22 августа 1676 года.

В частности, изучая одну из лун Юпитера, Рёмер заметил, что время между затмениями будет меняться в течение года (в зависимости от того, движется ли Земля к Юпитеру или от него). Любопытно, что Рёмер начал делать заметки о времени I0 (луна, которую он наблюдал), и что это соотносится со временем, которое обычно ожидалось. Через некоторое время Рёмер заметил, что по мере того, как Земля вращается вокруг Солнца и, в свою очередь, уходит от Юпитера, время, которое Ио будет видеть, будет отставать от ожидаемого времени, записанного в его заметках. Рёмер (правильно) предположил, что это связано с тем, что свет, отраженный от Ио, не двигался мгновенно.

К сожалению, точные расчеты, которые он использовал, были потеряны в Копенгагенском Огоне 1728 года, но у нас есть довольно хороший отчет о вещах из новостных сюжетов, охватывающих его открытие и других ученых того времени, которые использовали числа Рёмера в своей работе. Суть его заключалась в том, что, используя кучу умных вычислений, связанных с диаметром орбит Земли и Юпитера, Рёмер смог сделать вывод о том, что на свет потребовалось около 22 минут, чтобы свет пересекал диаметр земной орбиты вокруг Солнца. Christiaan Huygens позже превратил это в более распространенные числа, показывая, что по оценке Рёмера свет пробежал около 220 000 километров в секунду. Эта цифра немного отстала (около 27%) от цифры, указанной в первом абзаце, но мы доберемся до этого в одно мгновение.

Когда коллеги Рёмера почти повсеместно выражали сомнение в своей теории об Ио, Рёмер ответил, спокойно сообщив им, что 9 ноября затмение Ио в 1676 году будет опоздать на 10 минут. Когда настало время, сомневающиеся были ошеломлены, поскольку движение целого небесного тела придало ему уверенность.

Коллеги Рёмера были правы, чтобы быть поражены его оценкой, поскольку даже сегодня его оценка скорости света считается удивительно точной, учитывая, что она была сделана за 300 лет до существования как лазеров, Интернета, так и Конана О'Брайена волосы.Хорошо, так что это было 80 000 километров в секунду слишком медленно, но, учитывая состояние науки и техники в то время, это удивительно впечатляет, особенно учитывая, что он вначале просто отвлекался на предчувствие.

Что еще более удивительно, так это то, что причина того, что оценка Рёмера слишком медленная, как полагают, имеет меньше общего с какой-либо ошибкой с его стороны и больше связана с тем, что общепринятый диаметр орбит Земли и Юпитера был выключен, когда Ремер сделал свои расчеты. Смысл да, Рёмер был неправ, потому что Другой люди не были такими удивительными в науке, как он. Фактически, если вы сложите правильные номера орбит в то, что считается его первоначальными расчетами из отчетов, прежде чем его документы были уничтожены в вышеупомянутом огне, его оценка почти на месте.

Так что, хотя он был технически ошибочен, и хотя Джеймс Брэдли придумал более точное число в 1729 году, Рёмер войдет в историю как парень, который первым доказал, что скорость света не была бесконечной и выработала достаточно точную цифру шара на какой точной скорости наблюдалось движение плуга, вращающегося вокруг гигантского шара газа, расположенного на расстоянии около 780 миллионов километров. То, что дамы и господа, - это то, как злоба, недостающая лазеров, делает науку.

Бонусные факты:

• Энергия, необходимая для остановки Земли, вращающейся вокруг Солнца, составляет около 2,6478 × 10 ~ 33 Дж или 7,355 × 10 29 Вт / ч или 6,3285 * 10 ^ 17 мегатонн ТНТ. Для справки, крупнейший ядерный взрыв, когда-либо взорванный (Царь Бомба от Советского Союза), «только» произвел 50 мегатонн энергии энергии TNT. Таким образом, потребуется около 12 657 000 000 000 000 ядерных бомб, взорванных в правильном месте, чтобы остановить Землю от орбиты солнца.
• Помимо споров о том, была ли скорость света бесконечной или нет, общая дискуссия на протяжении всей истории заключалась в том, произошел ли свет в самом глазу или из чего-то другого. Среди знаменитых ученых, веривших в теорию «свет, исходящий из глаза», были Птолемей и Евклид. Большинство из тех, кто считал, что эта теория правильна, также считает, что скорость света должна быть бесконечной, поскольку в тот момент, когда мы открываем глаза, мы можем видеть огромное количество звезд в ночном небе, и это число не увеличивает, чем дольше мы смотрим, если, конечно, мы раньше смотрели на яркий свет, и наши глаза приспосабливались к темноте.