Hogyan határozták meg először a fénysebességet

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 09:39

A vákuumban a fénysebesség a "pontosan 299.792.458 méter másodpercenként„. Ennek oka ma pontos számot adhatunk, mert a vákuumban a fénysebesség egy univerzális állandó, amelyet lézerekkel mérünk; és ha egy kísérlet lézereket foglal magában, akkor nehéz megmagyarázni az eredményeket. Ami azt illeti, hogy miért tűnik ki egy kissé szembetűnő, mint egy egész szám, ez nem véletlen - a mérőhosszat ennek az állandónak a meghatározásával határozzuk meg: "a fény útja vákuumban 1 / 299,792,458 időintervallum alatt.”

Néhány száz évvel ezelõtt elhangzott, vagy legalábbis feltételezhetõ volt, hogy a fénysebesség végtelennek bizonyult, amikor a valóságban tényleg, tényleg, nagyon gyors - a fény sebessége csak kissé lassabb, mint a leggyorsabb dolog az ismert univerzumban - egy tizenéves lány válaszideje, ha Justin Bieber a Twitteren azt mondaná: "Az első, aki válaszol erre a tweetre lesz az új barátnőm."

Az első ismert személy, aki megkérdőjelezi az egész "fénysebesség végtelen" dolog volt a Kr. E. 5. században Empedocles filozófus. Kevesebb mint egy évszázaddal később, Arisztotelész nem értett egyet az Empedocles-szel, és az érvelés több mint 2000 évvel később folytatódott.

Az egyik első kiemelkedő személy, aki valóban kipróbálhatna egy kézzelfogható kísérletet annak kipróbálására, hogy a fény a holland tudós, Isaac Beeckman 1629-ben volt-e. Annak ellenére, hogy a lézerek előtt élt, ami a hidegrázást csak gondol, Beeckman megértette, hogy, a lézerek hiányában bármely jó tudományos kísérlet alapja mindig valamilyen típusú robbanást tartalmazhat; így a kísérlet során rágcsáló puskaporot használt.

Beeckman a robbanástól különböző távolságokon tükrözött, és megfigyelőket kérdezett, hogy látták-e a különbségeket, amikor a tükörből visszavert fény villódzott. Amint valószínűleg kitalál, a kísérlet volt „Meggyőző”.

Egy hasonló, híresbb kísérletet, amely nem robbanást okozott, valószínűleg lefolytatta vagy legalábbis a Galileo Galilei csak egy évtizeddel később 1638-ban javasolta. A Galileo, akárcsak Beeckman, azt gyanította, hogy a fénysebesség nem végtelen, egy kísérletben, amely lámpákat tartalmaz valamilyen munkájában. Kísérlete (ha valaha is végezte volna), két mérföldes lámpát helyezett el egymástól, és megpróbálta látni, hogy észrevehető késedelem van-e a kettő között; az eredmények nem voltak meggyőzőek. Az egyetlen dolog, amit Galileo vélhetett volna, hogy ha a fény nem volt végtelen, gyors volt, és az ilyen kis léptékű kísérleteket el kellett volna hagyni.

Nem csak a dán csillagász, Ole Römer lépett fel, hogy a fénysebesség mérése komolyra fordult. Egy olyan kísérletben, amely a dombon lévõ Galileo villogó lámpákat látta, mint egy általános iskolai tudományos mûvészeti projekt, Römer úgy ítélte meg, hogy a lézerek és a robbanások hiányában a kísérletnek mindig magában kell foglalnia a világot. Így a bolygók mozgására vonatkozó észrevételeit 1676. augusztus 22-én jelentette be.

Pontosabban, miközben a Jupiter holdjainak egyikét tanulmányozta, Römer észrevette, hogy az eklissippel járó idő változhat az év során (attól függően, hogy a Föld a Jupiter irányába mozog-e vagy távolabb van-e). Kíváncsi volt erre, Römer alaposan megjegyezte, hogy az I0 idő (a hold, amelyet megfigyel) fog kinézni, és hogyan viszonyul ahhoz az időhez, amire általában várták. Römer egy idő után Römer észrevette, hogy amikor a Föld keringeti a napot, és egyre távolabb van a Jupitertől, akkor az óra látszólag elmarad a várakozási idejétől. Römer (helyesen) elmélete szerint ez azért van így, mert az Io-ből visszaverődő fény nem halt meg azonnal.

Sajnos az általa használt pontos számítások elveszettek az 1728-as koppenhágai tűzben, de nagyon jó számunk van a felfedezést lefedő hírekről és más tudósokról, akik a saját munkájukban használták a Römer számát. Ennek lényege az volt, hogy a Föld és a Jupiter pályáinak átmérőjével egy csomó értelmes számításokat alkalmazva Römer arra a következtetésre jutott, hogy körülbelül 22 percet vesz igénybe ahhoz, hogy a fény átjuthasson a Föld körüli pályára. Christiaan Huygens ezt később átalakította egy közönséges számhoz, ami azt mutatja, hogy Römer becslése szerint a fény körülbelül 220 000 kilométer per másodperc alatt haladt. Ez a szám egy kicsit (körülbelül 27% -kal) az első bekezdésben szereplő számtól, de egy pillanatra eljutunk.

Amikor Römer kollégái szinte egyetemesen kétségessé tették az Io-ról szóló elméletét, Römer nyugodtan elmondta nekik, hogy Io november 9-i napfogyatkozás 1676-ban 10 perc késéssel jár. Amikor eljött az idő, a kételkedők kétségbeesetten álltak, amikor egy egész égi test mozgása kölcsönösen elhitette a következtetését.

Römer kollégáinak igaza volt, hogy megdöbbentőek lesznek, hiszen még ma is a fénysebesség becslése meglepően pontosnak számít, mivel 300 évvel a két lézernél, az interneten és Conan O'Briennél haj.Oké, tehát másodpercenként 80 ezer kilométer volt túl lassú, de a tudomány és a technológia akkori állapotát figyelembe véve ez rendkívül lenyűgöző, különösen azért, mert elsősorban a kezdetektől fogva reménykedett.

Még ennél is bámulatosabb, hogy Römer becslésének oka kissé túl lassú, azt gondolják, hogy kevésbé köze van a hibáihoz és még inkább ahhoz a tényhez, hogy a Föld és a Jupiter pályáinak általánosan elfogadott átmérője leállt, amikor Römer elvégezte a számításait. Jelentés igen, Römer csak rossz volt, mert más az emberek nem olyan fantasztikusak a tudományban, mint ő. Valójában, ha a helyes keringési számokat beírja az eredeti beszámolók számításaiba, mielőtt a papírokat elpusztították volna a fent említett tűzben, akkor becslése közel foltos.

Annak ellenére, hogy technikailag hibás volt, és bár James Bradley 1729-ben pontosabb számmal járt, Römer a történelem során olyan emberként jár le, aki először bebizonyította, hogy a fény sebessége nem végtelen, és egy ésszerűen pontos, milyen pontossággal követte a 780 millió kilométerre elhelyezett óriási gömbgömböt keringő folt mozgását. Az a hely, hölgyeim és uraim, hogy a badass, hiányzik a lézerek, a tudomány.

Bónusz tények:

• A Nap körül keringő Föld megállításához szükséges energia kb. 2.6478 × 10 ^ 33 joules vagy 7.3551 × 10 ^ 29 watt óra vagy 6.3285 * 10 ^ 17 megatonnal a TNT. Referenciaként a legnagyobb atomrobbanás, melyet valaha robbantott fel (a Szovjetunió cárbombája) "csak" 50 megatont termelt meg TNT energiát. Tehát körülbelül 12,657,000,000,000,000 atom atombombát kellett volna felrobbantani a megfelelő helyen, hogy megállítsa a Földet a nap keringésétől.
• Eltekintve attól a vitától, hogy a fény sebessége végtelen-e vagy sem, az egész történelem során közös oldali vitát jelentett, hogy a fény magától vagy valami másból származott-e vagy sem. A híres tudósok közül, akik a "szemmel bocsátott fényben" hisznek, az elmélet Ptolemaiás és Euklid volt. A legtöbb ember, aki ezt az elméletet helyesnek találta, azt gondolta, hogy a fénysebességnek végtelennek kell lennie, mivel a szemünk elnyerése után nagyszámú csillagot látunk az éjszakai égbolton, és ez a szám nem növekszik, korábban fényes fényt néztünk és a szemünk a sötétséghez igazodik.