Hitrost svetlobe v vakuumu ... in ne le

Človek se je vedno zanimal za naravo svetlobe, kar dokazujejo miti, legende, filozofski spori in znanstvene opazke, ki so se nam priklicali. Svetloba je bila vedno priložnost za razprave o starodavnih filozofih, poskusi učenja pa so bili tudi v času evklidske geometrije - 300 let pred našim štetjem. Že takrat je bilo znano tudi o neposrednosti širjenja svetlobe, o enakosti kotov pojavnosti in refleksije, o pojavu lomljenja svetlobe in razlogih za pojav mavrice. Aristotel je verjel, da je hitrost svetlobe neskončno velika in zato se logično spopada, in merjenje hitrosti Svetloba ni predmet razprave. Tipičen primer je, ko je težava globlje od časa razumevanja odgovora.

Pred približno 900 leti je Avicenna predlagala, da ne glede na to, kako velika je hitrost svetlobe, konec koncev ima končno vrednost. To mnenje ni bil samo on, ampak nihče ni mogel dokazati eksperimentalno. Inovativna Galileo Galilei je predlagala poskus mehanističnega razumevanja problema: dve osebi, ki stoji nekaj kilometrov narazen, signalizira odprtje lamelne lopute. Takoj, ko drugi udeleženec vidi svetlobo iz prve svetilke, odpre svojo dušilko in prvi udeleženec določi čas sprejema vzajemnega svetlobnega signala. Nato se razdalja poveča in vse se ponavlja. Pričakovalo se je, da bo določilo povečanje zamude in na tej podlagi izračunalo hitrost svetlobe. Poskus ni končal, ker "vse ni bilo nenadoma, ampak zelo hitro."

Prvi, ki je meril hitrost svetlobe v vakuumu leta 1676 pri astronomu Ole Remerju - uporabil je odkritje Galileja: leta 1609 je odkril štiri satelit Jupitra, ki je v šestih mesecih razlika v času med dvema mrčesoma satelita znašala 1320 sekund. Z uporabo astronomskih informacij svojega časa je Remer prejel hitrost svetlobe 222.000 km / s. Neverjetno je bilo, da je metoda samega merila neverjetno natančna - uporaba znanih podatkov premera orbite Zemlje, Jupiter in časovni zamik zatemnitve satelita daje hitrosti svetlobe v vakuumu na ravni sodobnih vrednosti, pridobljenih z drugimi metodami.

Sprva je bila na ogled poskusov Remerja samo ena pritožba - potrebno je opraviti meritve po kopenskih sredstvih. Skoraj 200 let je minilo in Louis Fizeau je zgradil duhovito postavitev, v kateri se je svetloba svetlobe odbila od ogledala na razdalji več kot 8 km in se vrnila. Tanka je bila, da je šla po cesti naprej in nazaj skozi vdolbine zobnika in če se je hitrost kolesa povečala, bi prišel trenutek, ko svetloba ne bi bila več vidna. Preostanek je stvar tehnike. Rezultat merjenja je 312.000 km na sekundo. Zdaj vidimo, da je Fizeau še bolj približal resnici.

Naslednji korak pri merjenju hitrosti svetlobe je naredil Foucault, ki je zamenjal zobnik ravno ogledalo. To je omogočilo zmanjšanje dimenzije naprave in povečanje natančnosti merjenja na 288.000 km na sekundo. Nič manj pomembnega je bil eksperiment Foucault, v katerem je določil hitrost svetlobe v mediju. V ta namen je bila med ogledalom naprave nameščena cev z vodo. V tem poskusu je bilo ugotovljeno, da se je hitrost svetlobe zmanjšala, ko se je razširila v mediju, odvisno od refrakcijskega indeksa.

V drugi polovici 19. stoletja je bil Michelson, ki je 40 let svojega življenja posvetil meritvam na področju svetlobe. Krona njegovega dela je bila instalacija, na kateri je izmeril hitrost svetlobe v vakuumu z uporabo evakuirane kovinske cevi, daljše od enega in pol kilometra. Še en temeljni dosežek Michelson je bil dokaz, da je za vsako valovno dolžino hitrost svetlobe v vakuumu enaka in kot moderni standard 299792458 +/- 1,2 m / s. Takšne meritve so bile opravljene na podlagi prečiščenih vrednosti referenčnega števca, katerega opredelitev je bila odobrena od leta 1983 kot mednarodni standard.

Modri ​​Aristotel je bil narobe, vendar je bilo potrebno to dokazati že skoraj 2000 let.