تصل سرعة الضوء في الفراغ إلى ” 299،792،458 مترًا في الثانية “. والسبب اليوم في إمكانية وضع رقم دقيق عليه هو أن سرعة الضوء في الفراغ هي رقم ثابت عالمي تم قياسه بالليزر ؛ وعندما تنطوي التجربة على أشعة الليزر ، يصعب مناقشة النتائج.
أما السبب وراء ظهوره بشكل واضح إلى حد ما كرقم كامل ، فليس هذا من قبيل الصدفة – يتم تحديد طول المتر باستخدام هذا الثابت: “طول المسار الذي يسلكه الضوء في فراغ خلال فترة زمنية تبلغ 1 / 299،792،458 من الثانية “.
تاريخ قياس سرعة الضوء
– قبل بضع مئات من السنين ، تم الاتفاق بشكل عام أو على الأقل يفترض أن سرعة الضوء كانت لا نهائية ، عندما تكون في الحقيقة سريعة حقاً ، كانت سرعة الضوء أبطأ قليلاً من أسرع شيء في الكون المعروف.
– كان أول شخص معروف يسأل عن “سرعة الضوء غير المحدودة” هو الفيلسوف إمبيدوكليس في القرن الخامس قبل الميلاد ، و بعد أقل من قرن من الزمان ، كان أرسطو يختلف مع إمبيدوكليس واستمرت الحجة لأكثر من ألفي عام.
تجارب التعرف على سرعة الضوء
– أحد العلماء البارزين الذين توصلوا بالفعل إلى تجربة ملموسة لاختبار ما إذا كان للضوء سرعة كان عالِمًا هولنديًا ، إسحاق بيكمان في عام 1629 ، و على الرغم من العيش في وقت قبل الليزر ، فهم بيكمان أن مع عدم وجود الليزر ، يجب أن تتضمن أساس أي تجربة علمية جيدة دائمًا انفجارات من نوع ما ؛ وهكذا ، تضمنت تجربته تفجير البارود.
– قام بيكمان بوضع المرايا على مسافات مختلفة من الانفجار وسأل المراقبين عما إذا كانوا يستطيعون رؤية أي فرق عندما يصل وميض الضوء المنعكس من كل مرآة إلى عيونهم ، كما يمكنك على الأرجح ، كانت التجربة “غير حاسمة” .
تجربة جاليليو للتعرف على الضوء
ربما تم إجراء تجربة مماثلة أكثر شهرة لم تتضمن انفجارات أو على الأقل اقترحها غاليليو جاليلي في أقل من عقد من الزمن في وقت لاحق من عام 1638، غاليليو مثل بيكمان يشتبه أيضًا في أن سرعة الضوء لم تكن لانهائية وجعلت إشارات عابرة لتجربة تنطوي على الفوانيس في بعض أعماله ، و تجربته (إذا كان قد أجراها على الإطلاق) ، تضمنت وضع فوانيس على بعد ميل واحد ومحاولة معرفة ما إذا كان هناك أي تأخر ملحوظ بين الاثنين ؛ النتائج كانت غير حاسمة ، الشيء الوحيد الذي كان بإمكان جاليليو توقعه هو أنه إذا لم يكن الضوء غير منتهٍ ، فقد كان سريعًا وأن التجارب على هذا النطاق الصغير كانت مصيره الفشل.
تجربة رومر لقياس سرعة الضوء
– لم يكن الأمر كذلك حتى دخل عالم الفلك الدنماركي ، أولي رومر إلى المعركة التي أصبحت فيها قياسات سرعة الضوء خطيرة. في تجربة جعلت من غاليليو الفوانيس الوامضة على تلة تشبه مشروع معرض العلوم بالمدرسة الابتدائية ، قرر رومر أنه في ظل نقص الليزر والانفجارات ، ينبغي أن تتضمن التجربة دائمًا الفضاء الخارجي. وهكذا ، اعتمد ملاحظاته على حركة الكواكب نفسها ، معلنا نتائجه الرائدة في 22 أغسطس 1676.
– على وجه التحديد ، أثناء دراسة أحد أقمار كوكب المشتري ، لاحظ رومر أن الوقت بين الكسوف قد يتغير على مدار العام (بناءً على ما إذا كانت الأرض تتحرك نحو كوكب المشتري أو بعيدًا عنه) ، و بدافع الفضول في هذا الأمر ، بدأ رومر في تدوين ملاحظات دقيقة حول الوقت الذي سيظهر فيه I0 (القمر الذي كان يشاهده) وكيفية ارتباطه بالوقت المتوقع عادةً. بعد فترة من الزمن.
– لاحظ رومر أنه عندما تدور الأرض حول الشمس وبدوره بعيدًا عن كوكب المشتري ، فإن الوقت الذي ستدخل فيه Io سيتخلف عن الوقت المتوقع المدون في ملاحظاته. نظرية رومر اثبتت أن هذا كان لأن الضوء المنعكس من Io لم يكن يسافر على الفور.
– لسوء الحظ ، فقدت الحسابات الدقيقة التي استخدمها في حريق كوبنهاجن عام 1728 ، لكن لدينا سردًا جيدًا لأشياء من قصص إخبارية تغطي اكتشافه ومن علماء آخرين في ذلك الوقت استخدموا أرقام رومر في أعمالهم الخاصة.
– كان جوهر ذلك أنه باستخدام مجموعة من الحسابات الذكية التي تتضمن قطر مدارات الأرض وكوكب المشتري ، تمكن رومر من استنتاج أن الأمر استغرق حوالي 22 دقيقة حتى يعبر الضوء قطر مدار الأرض حول الشمس.
– قام كريستيان هيجنز في وقت لاحق بتحويل هذا إلى أرقام أكثر شيوعًا ، مما يدل على أنه حسب تقدير رومر ، سافر الضوء بحوالي 220،000 كيلومتر في الثانية ، هذا الرقم أقل قليلاً (حوالي 27٪) من الرقم المذكور في الفقرة الأولى ، لكننا سنصل إلى ذلك في لحظة.
– عندما عبر زملاؤه رومر بشكل عام تقريبا عن شكوكهم في نظريته حول آيو ، أجاب رومر بإخبارهم بهدوء أن كسوف آيو في التاسع من نوفمبر عام 1676 سيتأخر 10 دقائق. عندما يحين الوقت ، وقفت المشككين بالذهول حيث أن حركة الجسم السماوي بأكمله قد وفرت مصداقيته بشكل واضح.
أما السبب وراء ظهوره بشكل واضح إلى حد ما كرقم كامل ، فليس هذا من قبيل الصدفة – يتم تحديد طول المتر باستخدام هذا الثابت: “طول المسار الذي يسلكه الضوء في فراغ خلال فترة زمنية تبلغ 1 / 299،792،458 من الثانية “.
تاريخ قياس سرعة الضوء
– قبل بضع مئات من السنين ، تم الاتفاق بشكل عام أو على الأقل يفترض أن سرعة الضوء كانت لا نهائية ، عندما تكون في الحقيقة سريعة حقاً ، كانت سرعة الضوء أبطأ قليلاً من أسرع شيء في الكون المعروف.
– كان أول شخص معروف يسأل عن “سرعة الضوء غير المحدودة” هو الفيلسوف إمبيدوكليس في القرن الخامس قبل الميلاد ، و بعد أقل من قرن من الزمان ، كان أرسطو يختلف مع إمبيدوكليس واستمرت الحجة لأكثر من ألفي عام.
تجارب التعرف على سرعة الضوء
– أحد العلماء البارزين الذين توصلوا بالفعل إلى تجربة ملموسة لاختبار ما إذا كان للضوء سرعة كان عالِمًا هولنديًا ، إسحاق بيكمان في عام 1629 ، و على الرغم من العيش في وقت قبل الليزر ، فهم بيكمان أن مع عدم وجود الليزر ، يجب أن تتضمن أساس أي تجربة علمية جيدة دائمًا انفجارات من نوع ما ؛ وهكذا ، تضمنت تجربته تفجير البارود.
– قام بيكمان بوضع المرايا على مسافات مختلفة من الانفجار وسأل المراقبين عما إذا كانوا يستطيعون رؤية أي فرق عندما يصل وميض الضوء المنعكس من كل مرآة إلى عيونهم ، كما يمكنك على الأرجح ، كانت التجربة “غير حاسمة” .
تجربة جاليليو للتعرف على الضوء
ربما تم إجراء تجربة مماثلة أكثر شهرة لم تتضمن انفجارات أو على الأقل اقترحها غاليليو جاليلي في أقل من عقد من الزمن في وقت لاحق من عام 1638، غاليليو مثل بيكمان يشتبه أيضًا في أن سرعة الضوء لم تكن لانهائية وجعلت إشارات عابرة لتجربة تنطوي على الفوانيس في بعض أعماله ، و تجربته (إذا كان قد أجراها على الإطلاق) ، تضمنت وضع فوانيس على بعد ميل واحد ومحاولة معرفة ما إذا كان هناك أي تأخر ملحوظ بين الاثنين ؛ النتائج كانت غير حاسمة ، الشيء الوحيد الذي كان بإمكان جاليليو توقعه هو أنه إذا لم يكن الضوء غير منتهٍ ، فقد كان سريعًا وأن التجارب على هذا النطاق الصغير كانت مصيره الفشل.
تجربة رومر لقياس سرعة الضوء
– لم يكن الأمر كذلك حتى دخل عالم الفلك الدنماركي ، أولي رومر إلى المعركة التي أصبحت فيها قياسات سرعة الضوء خطيرة. في تجربة جعلت من غاليليو الفوانيس الوامضة على تلة تشبه مشروع معرض العلوم بالمدرسة الابتدائية ، قرر رومر أنه في ظل نقص الليزر والانفجارات ، ينبغي أن تتضمن التجربة دائمًا الفضاء الخارجي. وهكذا ، اعتمد ملاحظاته على حركة الكواكب نفسها ، معلنا نتائجه الرائدة في 22 أغسطس 1676.
– على وجه التحديد ، أثناء دراسة أحد أقمار كوكب المشتري ، لاحظ رومر أن الوقت بين الكسوف قد يتغير على مدار العام (بناءً على ما إذا كانت الأرض تتحرك نحو كوكب المشتري أو بعيدًا عنه) ، و بدافع الفضول في هذا الأمر ، بدأ رومر في تدوين ملاحظات دقيقة حول الوقت الذي سيظهر فيه I0 (القمر الذي كان يشاهده) وكيفية ارتباطه بالوقت المتوقع عادةً. بعد فترة من الزمن.
– لاحظ رومر أنه عندما تدور الأرض حول الشمس وبدوره بعيدًا عن كوكب المشتري ، فإن الوقت الذي ستدخل فيه Io سيتخلف عن الوقت المتوقع المدون في ملاحظاته. نظرية رومر اثبتت أن هذا كان لأن الضوء المنعكس من Io لم يكن يسافر على الفور.
– لسوء الحظ ، فقدت الحسابات الدقيقة التي استخدمها في حريق كوبنهاجن عام 1728 ، لكن لدينا سردًا جيدًا لأشياء من قصص إخبارية تغطي اكتشافه ومن علماء آخرين في ذلك الوقت استخدموا أرقام رومر في أعمالهم الخاصة.
– كان جوهر ذلك أنه باستخدام مجموعة من الحسابات الذكية التي تتضمن قطر مدارات الأرض وكوكب المشتري ، تمكن رومر من استنتاج أن الأمر استغرق حوالي 22 دقيقة حتى يعبر الضوء قطر مدار الأرض حول الشمس.
– قام كريستيان هيجنز في وقت لاحق بتحويل هذا إلى أرقام أكثر شيوعًا ، مما يدل على أنه حسب تقدير رومر ، سافر الضوء بحوالي 220،000 كيلومتر في الثانية ، هذا الرقم أقل قليلاً (حوالي 27٪) من الرقم المذكور في الفقرة الأولى ، لكننا سنصل إلى ذلك في لحظة.
– عندما عبر زملاؤه رومر بشكل عام تقريبا عن شكوكهم في نظريته حول آيو ، أجاب رومر بإخبارهم بهدوء أن كسوف آيو في التاسع من نوفمبر عام 1676 سيتأخر 10 دقائق. عندما يحين الوقت ، وقفت المشككين بالذهول حيث أن حركة الجسم السماوي بأكمله قد وفرت مصداقيته بشكل واضح.
