Kako je mjerena brzina svjetlosti

Kako je mjerena brzina svjetlosti

Brzina svjetlosti u vakuumu stoji na "točno 299.792.458 metara u sekundi„. Razlog danas možemo postaviti točan broj na njemu jer je brzina svjetlosti u vakuumu univerzalna konstanta koja je izmjerena laseri; i kada eksperiment uključuje lasere, teško je raspravljati s rezultatima. Što se tiče razloga zašto je izuzetno izražen kao cijeli broj, to nije slučajnost - duljina mjera se definira pomoću ove konstante: "duljina puta koju putuje svjetlo u vakuumu tijekom vremenskog intervala od 1 / 299,792,458 sekunde „.

Prije nekoliko stotina godina, bilo je uglavnom dogovoreno ili barem pretpostavljeno da je brzina svjetlosti beskonačna, kada je u stvarnosti stvarno, stvarno, stvarno brzo - za referencu, brzina svjetlosti je samo malo sporija od najbržih stvar u poznatom svemiru - vrijeme reakcije tinejdžerske djevojke ako bi Justin Bieber rekao na Twitteru: "Prvi koji će odgovoriti na ovaj cvrkut biti će moja nova djevojka".

Prva poznata osoba koja je dovodila u pitanje čitavu "brzinu svjetlosti je beskonačna" stvar je bio filozof Empedocles V. stoljeća prije Krista. Manje od stoljeća kasnije, Aristotel bi se složio s Empedoclesom i argument se nastavio više od 2000 godina poslije.

Jedan od prvih istaknutih pojedinaca koji su došli do opipljivog pokusa kako bi ispitali ima li svjetlost brzina bio je nizozemski znanstvenik Isaac Beeckman 1629. Unatoč tome što je živio u vremenu prije lasera - što mi daje zimice samo razmišljanje - Beeckman je to shvatio , bez lasera, osnova bilo kakvog dobrog znanstvenog eksperimenta uvijek treba uključivati ​​neku vrstu eksplozije; pa je njegov eksperiment uključivao detoniranje baruta.

Beeckman je postavio ogledala na različitim udaljenostima od eksplozije i pitao promatrače jesu li mogli vidjeti bilo kakvu razliku u trenutku kada se bljesak svjetla reflektirala iz svakog zrcala do njihova oka. Kao što vjerojatno možete pogoditi, eksperiment je bio „Neuvjerljiv”.

Slično poznatiji eksperiment koji nije uključivao eksploziju moguće je provesti ili barem što ga je Galileo Galilei predložio tek nešto manje od desetljeća kasnije 1638. godine. Galileo, poput Beeckmana, također je sumnjao da brzina svjetlosti nije beskonačna na eksperiment koji uključuje svjetiljke u nekom od njegovih djela. Njegov eksperiment (ako ga je uopće ikada proveo), uključivao je postavljanje dvije svjetiljke na udaljenosti od jedne milje i pokušavajući vidjeti jesu li zamjetne zaostajanja između njih; rezultati su bili neuvjerljivi. Jedino što je Galileo moglo pretpostaviti je da, ako svjetlost nije bila beskonačna, bila je brza i da su eksperimenti na tako malom mjerilu bili predodređeni da propadnu.

Tek kada je danski astronom Ole Römer ušao u sukob da su mjerenja brzine svjetlosti postala ozbiljna. U eksperimentu koji je svjetiljke Galileo na brežuljku izgledala kao projekt umjetnosti znanosti o osnovnoj školi, Römer je utvrdio da, bez lasera i eksplozija, eksperiment uvijek mora uključivati ​​vanjski prostor. Tako je svoje opažanja temelji na kretanju planeta, najavljujući svoje revolucionarne rezultate 22. kolovoza 1676.

Naime, dok je proučavao Jupiterove mjesece, Römer je primijetio da će vrijeme između pomrčine varirati tijekom cijele godine (ovisno o tome da li se Zemlja kreće prema Jupiteru ili daleko od njega). Zainteresiran za ovo, Römer je počeo brigu o vremenu I0 (mjesec koji je promatrao) koji bi se pojavio i kako je povezan s vremenom koje se obično očekivalo. Nakon nekog vremena, Römer je primijetio kako Zemlja kruži suncem i zauzvrat se udaljava od Jupitera, vrijeme koje ću doći u vidokrug, zaostaje za očekivanim vremenom koje je zapisano u svojim bilješkama. Römer (ispravno) teorizirao je da je to zato što svjetlo odraženo od Ioa nije trenutačno putovalo.

Nažalost, točni izračuni koji su koristili bili su izgubljeni u požaru iz Kopenhagena iz 1728. godine, ali imamo prilično dobar prikaz stvari iz vijesti koje pokrivaju njegovo otkriće i drugih znanstvenika oko tog vremena koji su Römerove brojeve koristili u svom radu. Bit je to što je koristeći gomilu pametnih izračuna koji uključuju promjer Zemljinih i Jupiterovih orbita, Römer je mogao zaključiti da je trebalo oko 22 minute da svjetlost prijeđe promjer Zemljine orbite oko Sunca. Christiaan Huygens kasnije pretvorio ovo u više uobičajene brojeve, pokazujući da je Römer procjena, svjetlo putovao na oko 220.000 kilometara u sekundi. Ova brojka je malo off (oko 27% off) od lik naveden u prvom stavku, ali ćemo doći do da u trenu.

Kada su Römerovi kolege gotovo univerzalno izrazili sumnju u njegovoj teoriji o Io, Römer je mirno odgovorio da im je pomirenje Io od 9. Studenog 1676. Godine bilo kasno 10 minuta. Kad je došlo vrijeme, sumnjičavci su bili zaprepašteni dok je kretanje čitavog nebeskog tijela davalo povjerenje u njegov zaključak.

Römerovi su kolege bili u pravu da bi bili zapanjeni u svojoj procjeni, jer čak i danas, njegovu procjenu brzine svjetlosti smatra nevjerojatno točno, s obzirom da je napravljena 300 godina prije nego što su postojali oba lasera, internet i Conan O'Brien dlaka.U redu, tako da je 80.000 kilometara u sekundi previše spora, ali s obzirom na stanje znanosti i tehnologije u to vrijeme, to je iznimno impresivan, pogotovo s obzirom da je prvenstveno samo rad na početku.

Ono što je još iznenađujuće jest da razlog zašto je Römerova procjena malo premorena smatra se da ima manje veze s bilo kojom pogreškom s njegove strane i više s činjenicom da je obično prihvaćeni promjer Zemljinih i Jupiterovih orbita bio isključen kada Römer je napravio svoje izračune. Znači da, Römer je bio u krivu jer drugo ljudi nisu bili tako strašni u znanosti kao i on. Zapravo, ako proradite ispravne brojeve orbite u ono što se smatra izvornim izračunima iz izvješća prije nego što su njegovi papiri uništeni u spomenutoj vatri, procjena je gotovo na mjestu.

Pa iako je bio tehnički pogrešan i iako je James Bradley došao do točnijeg broja 1729. godine, Römer će ući u povijest kao čovjek koji je prvo pokazao da brzina svjetlosti nije beskonačna i razrađuje razumno preciznu figuru o točnoj brzini promatranjem kretanja čestica koja kruži oko divovske kugle plina koja se nalazi oko 780 milijuna kilometara. Točno tamo, dame i gospodo, kako glupost, bez lasera, čini znanost.

Bonus činjenice:

  • Snaga potrebna za zaustavljanje Zemlje u kruženju sunca je oko 2.6478 × 10 ^ 33 joules ili 7.3551 × 10 ^ 29 watt sati ili 6.3285 * 10 ^ 17 megatona od TNT. Za referencu, najveća nuklearna eksplozija koja je ikada eksplodirala (car Bomba od strane Sovjetskog Saveza) "samo" proizvodi 50 megatona TNT vrijedne energije. Zato bi trebalo oko 12.657.000.000.000 tisuća onih nuklearnih bombi koje su detonirale na ispravnom mjestu kako bi zaustavili Zemlju da kruže oko sunca.
  • Osim rasprave o tome je li brzina svjetlosti bila beskonačna ili ne, uobičajena rasprava o povijesti bila je jesu li svjetlost nastala u samom oku ili iz nečega drugoga. Među poznatim znanstvenicima koji vjeruju u teoriju "svjetlosti emitiranih od oka" bili su Ptolomej i Euklid. Većina koji su mislili da ta teorija ispravlja također misli da brzina svjetlosti mora biti beskonačna, jer trenutak kada otvorimo oči, vidjet ćemo ogroman broj zvijezda na noćnom nebu i taj broj ne povećava što više gledamo, osim ako naravno prethodno smo gledali svijetlo svjetlo i naše se oči prilagođavale tami.

Ostavite Komentar