Logo sl.emedicalblog.com

Kako je bila hitrost svetlobe prvič izmerjena

Kako je bila hitrost svetlobe prvič izmerjena
Kako je bila hitrost svetlobe prvič izmerjena

Sherilyn Boyd | Urednik | E-mail

Video: Kako je bila hitrost svetlobe prvič izmerjena

Video: Kako je bila hitrost svetlobe prvič izmerjena
Video: Лошадь начала топтать гроб во время похорон! Когда тот треснул люди услышали плач! 2024, Marec
Anonim
Image
Image

Hitrost svetlobe v vakuumu je pri "točno 299.792.458 metrov na sekundo". Razlog, na katerega danes lahko podamo točno sliko, je, da je hitrost svetlobe v vakuumu univerzalna konstanta, merjena z laserji; in ko eksperiment vključuje laserje, je težko argumentirati z rezultati. Glede tega, zakaj se izkaže nekoliko vidno kot celo število, to ni naključje - dolžina merilnika je definirana z uporabo te konstante: "dolžina poti, ki jo potuje svetloba v vakuumu v časovnem intervalu 1 / 299,792,458 sekunde."

Pred nekaj sto leti je bilo na splošno dogovorjeno ali vsaj domnevalo, da je hitrost svetlobe neskončna, ko je v resnici resnično resnično, res hitro - za referenco, je hitrost svetlobe le nekoliko počasnejša od najhitrejšega stvar v znanem vesolju - čas odziva na najstniško dekle, če bi Justin Bieber na Twitteru povedal: "Prvo, ki bo odgovorila na ta tweet, bo moja nova punca."

Prva znana oseba, ki je dvomila o "hitrostjo svetlobe je neskončna", je bil filozof Empedokles iz 5. stoletja pr. Manj kot stoletje kasneje se Aristotel ne strinja z Empedoclesom in trditev se je nadaljevala več kot 2000 let kasneje.

Eden od prvih uglednih posameznikov, ki so dejansko prišli do otipljivega eksperimenta, da bi testirali, ali je hitrost svetlobe imela hitrost, je bil nizozemski znanstvenik, Isaac Beeckman leta 1629. Kljub temu, da živim v času pred laserjem, kar mi daje mrzlice, ki jih samo razmišljajo - Beeckman je razumel to, primanjkuje laserjev, je osnova kakršnega koli dobrega znanstvenega eksperimenta vedno v nekakšnih eksplozijah; zato je njegov eksperiment vključeval detonacijo smodnika.

Beeckman je postavil ogledala na različne razdalje od eksplozije in vprašal opazovalce, ali bi lahko videli kakšno razliko v tem, ko je blisk svetlobe, ki se odbija od vsakega ogledala, dosegla svoje oči. Kot verjetno verjetno, je bil poskus "Neuspešno".

Podoben bolj znani eksperiment, ki ni vključeval eksplozij, je bil mogoče izveden ali vsaj predlagal Galileo Galilei šele manj kot desetletje pozneje leta 1638. Galileo je, tako kot Beeckman, tudi domneval, da hitrost svetlobe ni neskončna in da je posredovala reference na poskus, ki vključuje nekatere luči na nekaterih njegovih delih. Njegov eksperiment (če sploh kdaj je to izvedel) je vključeval namestitev dveh luči, ki sta ločeni in poskušali ugotoviti, ali je prišlo do opaznega zamika med obema; rezultati niso bili dokončani. Edina stvar, ki jo je Galileo lahko domneval, je, da če svetloba ni neskončna, je bila hitra in poskusi v tako majhnem obsegu so bili namenjeni neuspehu.

Šele ko je danski astronomer Ole Römer vstopil v boj, je merjenje hitrosti svetlobe resno. V eksperimentu, ki je Galileo utripal luči na hribu, je videti kot projekt poštenega projekta naravoslovnih šol, Römer je ugotovil, da bi primanjkuje laserjev in eksplozij eksperiment vedno vključeval vesolje. Tako je svoje pripombe temeljil na gibanju planetov samih, najavil je svoje prelomne rezultate 22. avgusta 1676.

Natančneje, med študijem enega od Jupitrovih lun, je Römer opazil, da bi se čas med mrki variiral skozi celo leto (glede na to, ali se Zemlja premika proti Jupiterju ali pa je oddaljena od nje). Zanimalo se je, da je Römer začel skrbno opazovati, kdaj se je I0 (mesec, ki ga je opazoval) opazil in kako se je povezal s časom, ko je bilo običajno pričakovano. Čez nekaj časa je Römer opazil, da ko je zemlja krožila po sončnem zahodu in se oddaljila od Jupitra, bi čas, ko se bo pojavil Io, zaostajal za pričakovanim časom, zapisanim v njegovih zapisih. Römer (pravilno) je teoretiziral, da je bilo to zato, ker svetloba, ki se odraža od Io, ni takoj potovala.

Na žalost so bili natančni izračuni, ki jih je uporabil, izgubljeni v Kopenhagenskem ognju leta 1728, vendar imamo precej dober opis stvari iz novic, ki se nanašajo na njegovo odkritje, in od drugih znanstvenikov, ki so takrat uporabili Römerjeve številke v svojem delu. Bistvo tega je bilo, da je Römer z uporabo kupa pametnih izračunov, ki so vključevali premer Zemljinih in Jupitrovih orbit, ugotovil, da je trajalo približno 22 minut, da bi svetloba prečkala premer Zemljine orbite okoli Sonca. Christiaan Huygens je kasneje to preoblikovala v bolj običajne številke, kar kaže, da je z Römerjevo oceno svetloba potovala približno 220.000 kilometrov na sekundo. Ta številka je malo oddaljena (približno 27% popusta) od zneska, navedenega v prvem odstavku, vendar bomo na trenutek dosegli to.

Ko so Römerjevi kolegi skoraj vsesplošno izrazili dvom v svojo teorijo o Io, se je Römer odzval, ker jim je mirno povedal, da je Io-jev 9. marec-mrk leta 1676 zamudil 10 minut. Ko je prišel čas, so se podvrženi dvomili, ko je gibanje celega nebesnega telesa posodilo svoj zaključek.

Römerjevi kolegi so bili upravičeni, da bi se presenetili v svoji oceni, saj se tudi danes njegova ocena hitrosti svetlobe šteje za neverjetno natančna, saj je bila izdelana 300 let pred obstojm obeh laserjev, interneta in Conan O'Brien's lasje.V redu, tako je bilo prepočasno 80.000 kilometrov na sekundo, toda glede na stanje znanosti in tehnologije v tistem času je to izjemno impresivno, še posebej glede na to, da je bil v prvi vrsti šele začel delovati.

Še bolj neverjetno je, da je razlog, da je Römerjeva ocena nekoliko prepočasna, mislila, da ima manj opraviti s kakršno koli napako z njo in bolj povezano z dejstvom, da so splošno sprejeti premer Zemljinih in Jupitrovih orbiti odšli, ko Römer je opravil izračune. To pomeni, da je bil Römer le narobe, ker drugo ljudje v znanosti niso bili tako dobri, kot je bil. Pravzaprav, če boste pravilno število orbitalov razkrili v tisto, za kar se šteje, da so njegovi prvotni izračuni iz poročil, preden so njegovi dokumenti uničeni v zgoraj omenjenem ognju, se njegova ocena skoraj spotka.

Torej, čeprav je bil tehnično napačen in čeprav je James Bradley prišel do bolj natančnega števila leta 1729, se bo Römer zgodil v zgodovini kot tip, ki je najprej dokazal, da hitrost svetlobe ni neskončna in je oblikovala precej točno sliko o tem, kakšna je bila natančna hitrost s spremljanjem gibanja žice, ki kroži ogromno kroglico plina, ki je oddaljena približno 780 milijonov kilometrov. To prav tam, gospe in gospodje, je, kako slaba, brez laserskega, znanost.

Bonus Dejstva:

  • Energija, potrebna za zaustavitev Zemlje, ki kroži okoli sonca, je približno 2.6478 × 10 ^ 33 joulov ali 7.3551 × 10 ^ 29 vatov ali 6.3285 * 10 ^ 17 megatonov TNT. Največja eksplozija jedrske eksplozije, ki jo je nekoč eksplodirala (car Bomba s strani Sovjetske zveze), je "samo" proizvedla 50 megatonov energije TNT. Torej bi bilo potrebno približno 12.657.000.000.000 od tistih jedrskih bomb, ki so eksplodirale na pravilni lokaciji, da bi ustavili Zemljo od orbiti na soncu.
  • Poleg razprave o tem, ali je hitrost svetlobe neskončna ali ne, je bila v celotni zgodovini pogosta stranska razprava o tem, ali svetloba izvira iz očesa ali iz nečesa drugega. Med znanimi znanstveniki, ki so verjeli v teorijo "svetlobe, izpuščene iz očesa", sta bili Ptolemy in Euclid. Večina, ki so menili, da je ta teorija pravilna, je tudi menila, da mora biti hitrost svetlobe neskončna, saj lahko takoj, ko odpremo oči, vidimo ogromno zvezdic na nočnem nebu in ta številka ne podaljša, dokler ne gledamo, prej smo gledali na svetlo luč in naše oči se prilagajajo temi.

Priporočena: