ความเร็วแสงเป็นตัวเลขที่แน่นอน ความเร็วแสงเท่าไหร่

epigraph
ครูถามว่า: เด็ก ๆ อะไรเร็วที่สุดในโลก?
Tanechka พูดว่า: คำนั้นเร็วที่สุด คุณแค่บอกว่าคุณจะไม่กลับมา
Vanechka กล่าวว่า: ไม่แสงเร็วที่สุด
แค่กดสวิตช์ ห้องก็สว่างขึ้นทันที
และโววอคก้าคัดค้าน: อาการท้องร่วงเป็นสิ่งที่เร็วที่สุดในโลก
ครั้งหนึ่งเคยใจร้อนจนไม่มีคำพูด
ฉันไม่มีเวลาพูดฉันไม่ได้เปิดไฟ

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไมความเร็วของแสงถึงสูงสุด จำกัด และคงที่ในจักรวาลของเรา? นี่เป็นคำถามที่น่าสนใจมากและในทันทีในฐานะผู้สปอยเลอร์ฉันจะให้คำตอบที่เป็นความลับที่น่ากลัวไม่มีใครรู้ว่าทำไม ใช้ความเร็วแสงเช่น ยอมรับทางจิตใจสำหรับค่าคงที่ และบนสมมติฐานนี้ เช่นเดียวกับแนวคิดที่ว่ากรอบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมดเท่ากัน อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้สร้าง ทฤษฎีพิเศษทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเป็นเวลากว่าร้อยปีที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คลั่งไคล้ ทำให้ไอน์สไตน์สามารถแสดงลิ้นของเขาให้โลกเห็นโดยไม่ต้องรับโทษและยิ้มเยาะในโลงศพของเขาในขนาดเท่าหมูที่เขาปลูกเพื่อมวลมนุษยชาติ

แต่ทำไมในความเป็นจริง มันคงที่มาก สูงสุด และคำตอบสุดท้ายเช่นนั้น ไม่มีคำตอบ นี่เป็นเพียงสัจธรรม กล่าวคือ คำสั่งที่นำมาใช้โดยได้รับการสนับสนุนจากการสังเกตและสามัญสำนึก แต่ไม่ได้มาจากที่ใดก็ได้ในเชิงตรรกะหรือทางคณิตศาสตร์ และมีแนวโน้มว่าจะไม่เป็นความจริง แต่ก็ยังไม่มีใครสามารถหักล้างมันด้วยประสบการณ์ใด ๆ

ฉันมีความคิดของตัวเองเกี่ยวกับเรื่องนี้เกี่ยวกับพวกเขาในภายหลัง แต่สำหรับตอนนี้ในวิธีที่ง่าย บนนิ้วมือ™ฉันจะพยายามตอบอย่างน้อยหนึ่งส่วน - ความเร็วของแสงหมายความว่า "คงที่"

ไม่ ฉันจะไม่โหลดคุณด้วยการทดลองทางจิต จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเปิดไฟหน้าในจรวดที่บินด้วยความเร็วแสง ฯลฯ ตอนนี้มันค่อนข้างจะนอกเรื่อง

หากคุณดูในหนังสืออ้างอิงหรือวิกิพีเดีย ความเร็วของแสงในสุญญากาศถูกกำหนดให้เป็นค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน ซึ่งก็คือ อย่างแน่นอนเท่ากับ 299 792 458 m/s ก็คือถ้าจะพูดถึงก็จะประมาณ 300,000 km/s แต่ถ้า ถูกต้อง- 299,792,458 เมตรต่อวินาที

ดูเหมือนว่าความแม่นยำดังกล่าวมาจากไหน? ค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์หรือทางกายภาพใดๆ ก็ตามที่คุณถ่าย แม้แต่ Pi แม้แต่ฐานของลอการิทึมธรรมชาติ อีถึงแม้ว่าค่าคงที่โน้มถ่วง G หรือค่าคงที่ของพลังค์ ชม., มีบางส่วนเสมอ ตัวเลขหลังจุดทศนิยม. ในขณะนี้ Pi รู้จักตำแหน่งทศนิยมประมาณ 5 ล้านล้านตำแหน่ง (แม้ว่าจะมีเพียง 39 หลักแรกเท่านั้นที่มีความหมายทางกายภาพ) ค่าคงที่ความโน้มถ่วงในปัจจุบันถูกกำหนดเป็น G ~ 6.67384(80)x10 -11 และไม้กระดานคงที่ ชม.~ 6.62606957(29)x10 -34 .

ความเร็วแสงในสุญญากาศเท่ากับ เรียบ 299,792,458 m/s เพิ่มขึ้นไม่มาก ไม่น้อยนาโนวินาที คุณต้องการที่จะรู้ว่าความแม่นยำดังกล่าวมาจากไหน?

ทุกอย่างเริ่มต้นตามปกติกับชาวกรีกโบราณ วิทยาศาสตร์เช่นนี้ในความหมายสมัยใหม่ของคำนั้นไม่มีอยู่จริง นักปรัชญา กรีกโบราณนั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขาถูกเรียกว่านักปรัชญา เพราะในตอนแรกพวกเขาประดิษฐ์เรื่องไร้สาระบางอย่างในหัวของพวกเขา และจากนั้นด้วยความช่วยเหลือจากข้อสรุปเชิงตรรกะ (และบางครั้งการทดลองทางกายภาพที่แท้จริง) พวกเขาพยายามพิสูจน์หรือหักล้างมัน อย่างไรก็ตาม การใช้การวัดและปรากฏการณ์ทางกายภาพในชีวิตจริงถือเป็นหลักฐาน "ชั้นสอง" ซึ่งไม่สามารถเปรียบเทียบได้กับข้อสรุปเชิงตรรกะระดับเฟิร์สคลาสที่ได้จากศีรษะโดยตรง

คนแรกที่คิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของความเร็วของแสงเองคือนักปรัชญา Empidocles ผู้ซึ่งกล่าวว่าแสงคือการเคลื่อนไหว และการเคลื่อนไหวต้องมีความเร็ว เขาถูกต่อต้านโดยอริสโตเติล ผู้ซึ่งโต้แย้งว่าแสงเป็นเพียงการมีอยู่ของบางสิ่งในธรรมชาติ และก็เท่านั้น และไม่มีอะไรเคลื่อนไหว แต่นั่นเป็นมากกว่า! Euclid และ Ptolemy ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจึงเชื่อว่าแสงถูกปล่อยออกมาจากดวงตาของเราแล้วตกลงบนวัตถุและด้วยเหตุนี้เราจึงเห็นพวกเขา กล่าวโดยสรุป ชาวกรีกโบราณนั้นโง่เง่าที่สุดเท่าที่จะทำได้ จนกระทั่งพวกเขาถูกยึดครองโดยชาวโรมันโบราณคนเดียวกัน

ในยุคกลาง นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ยังคงเชื่อว่าความเร็วของแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด เช่น Descartes, Kepler และ Fermat

แต่บางคน เช่น กาลิเลโอ เชื่อว่าแสงมีความเร็ว ซึ่งหมายความว่าสามารถวัดได้ ประสบการณ์ของกาลิเลโอเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง ซึ่งจุดตะเกียงและส่องผู้ช่วยที่อยู่ห่างจากกาลิเลโอหลายกิโลเมตร เมื่อเห็นแสง ผู้ช่วยก็จุดตะเกียง และกาลิเลโอพยายามวัดความล่าช้าระหว่างช่วงเวลาเหล่านี้ โดยธรรมชาติแล้ว เขาไม่ประสบความสำเร็จ และในท้ายที่สุด เขาถูกบังคับให้เขียนในงานเขียนของเขาว่า ถ้าแสงมีความเร็ว แสดงว่าแสงนั้นมีขนาดใหญ่มาก และไม่สามารถวัดได้ด้วยความพยายามของมนุษย์ ดังนั้น จึงถือว่าไม่มีขอบเขต

การวัดความเร็วแสงที่บันทึกไว้ครั้งแรกนั้นมาจากนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Olaf Roemer ในปี 1676 ภายในปีนี้ นักดาราศาสตร์ซึ่งติดอาวุธด้วยกล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอนั้นกำลังสังเกตดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีด้วยกำลังและหลัก และยังคำนวณคาบการหมุนของพวกมันด้วย นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า Io ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีมากที่สุด มีระยะเวลาการหมุนรอบประมาณ 42 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม Roemer สังเกตเห็นว่าบางครั้ง Io ปรากฏขึ้นจากด้านหลังดาวพฤหัสบดีก่อนเวลา 11 นาที และบางครั้งล่าช้า 11 นาที ตามที่ปรากฎ Io ปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้ในช่วงเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีในระยะทางต่ำสุดและล่าช้า 11 นาทีเมื่อโลกอยู่ในตำแหน่งตรงข้ามของวงโคจรซึ่งหมายความว่าอยู่ไกลออกไป จากดาวพฤหัสบดี

การแบ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลกอย่างโง่เขลา (และรู้อยู่แล้วไม่มากก็น้อยในขณะนั้น) เป็นเวลา 22 นาที Remer ได้รับความเร็วแสง 220,000 กม. / s ประมาณหนึ่งในสามไม่มีค่าที่แท้จริง

ในปี ค.ศ. 1729 นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ เจมส์ แบรดลีย์ กำลังสังเกตการณ์ พารัลแลกซ์(ตำแหน่งเบี่ยงเบนเล็กน้อย) ดาว Etamin (Dragon Gamma) เปิดเอฟเฟกต์ ความคลาดเคลื่อนของแสง, เช่น. เปลี่ยนตำแหน่งของดวงดาวที่อยู่ใกล้เราที่สุดบนท้องฟ้าอันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์

จากผลของความคลาดของแสงที่ค้นพบโดยแบรดลีย์ ยังสรุปได้ว่าแสงมีความเร็วในการแพร่กระจายที่จำกัด ซึ่งแบรดลีย์ยึดเอาไว้โดยคำนวณได้ประมาณ 301,000 กม./วินาที ซึ่งมีค่าความแม่นยำภายใน 1% ของค่าที่ทราบอยู่แล้ว วันนี้.

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ก็ทำตามการวัดที่ชัดเจน แต่เนื่องจากเชื่อว่าแสงเป็นคลื่นและคลื่นไม่สามารถแพร่กระจายได้ด้วยตัวเองจึงจำเป็นต้อง "กังวล" แนวคิดของการมีอยู่ของ " อีเธอร์เรืองแสง" เกิดขึ้น การค้นพบที่ล้มเหลวอย่างน่าสังเวชในนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน อัลเบิร์ต มิเชลสัน เขาไม่ได้ค้นพบอีเทอร์เรืองแสงใดๆ แต่ในปี พ.ศ. 2422 เขาได้กำหนดความเร็วของแสงไว้ที่ 299 910 ± 50 กม./วินาที

ในช่วงเวลาเดียวกัน แมกซ์เวลล์ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของเขา ซึ่งหมายความว่าไม่เพียงแต่จะวัดความเร็วของแสงได้โดยตรงเท่านั้น แต่ยังได้มาจากค่าการซึมผ่านของไฟฟ้าและแม่เหล็กอีกด้วย ซึ่งทำได้โดยการกลั่น ค่าความเร็วแสงถึง 299,788 กม./วินาที ในปี พ.ศ. 2450

ในที่สุด ไอน์สไตน์ประกาศว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศเป็นค่าคงที่และไม่ได้ขึ้นอยู่กับสิ่งใดเลย ในทางตรงกันข้าม อย่างอื่น - เพิ่มความเร็วและค้นหากรอบอ้างอิงที่ถูกต้อง ผลกระทบของการขยายเวลาและการเปลี่ยนแปลงของระยะทางเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง และเอฟเฟกต์เชิงสัมพันธ์อื่น ๆ อีกมากมายขึ้นอยู่กับความเร็วของแสง (เพราะรวมอยู่ในทั้งหมด สูตรเป็นค่าคงที่) กล่าวโดยสรุป ทุกสิ่งในโลกสัมพันธ์กัน และความเร็วของแสงเป็นค่าที่สัมพันธ์กับสิ่งอื่นๆ ในโลกของเรา บางทีที่นี่บางทีลอเรนซ์ควรได้รับฝ่ามือ แต่อย่าค้าขายไอน์สไตน์คือไอน์สไตน์

การกำหนดค่าคงที่นี้ยังคงดำเนินต่อไปตลอดศตวรรษที่ 20 โดยทุกๆ ทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบมากขึ้นเรื่อยๆ ตัวเลขหลังจุดทศนิยมด้วยความเร็วแสง จนกระทั่งความสงสัยที่คลุมเครือเริ่มก่อตัวขึ้นในหัวของพวกเขา

นักวิทยาศาสตร์เริ่มสงสัยว่าเราวัดอะไรในหน่วยเมตรได้อย่างแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ ว่าแสงสุญญากาศเดินทางได้กี่เมตรต่อวินาที ท้ายที่สุด เมตรเป็นเพียงความยาวของแท่งแพลตตินั่ม-อิริเดียมที่ใครบางคนลืมไว้ในพิพิธภัณฑ์ใกล้กรุงปารีส!

และในตอนแรกความคิดที่จะแนะนำเครื่องวัดมาตรฐานก็ดูดีมาก เพื่อไม่ให้ต้องทนทุกข์ทรมานกับหลา เท้า และฟาทอมเอียงอื่นๆ ชาวฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1791 ตัดสินใจใช้การวัดความยาวมาตรฐานหนึ่งในสิบล้านของระยะทางจากขั้วโลกเหนือถึงเส้นศูนย์สูตรตามเส้นเมอริเดียนที่ผ่านปารีส พวกเขาวัดระยะนี้ด้วยความแม่นยำที่มีในขณะนั้น หล่อแท่งจากโลหะผสมแพลตตินั่ม-อิริเดียม (แม่นยำกว่านั้นคือ ทองเหลืองตัวแรก จากนั้นเป็นแพลตตินั่ม และเฉพาะแพลตตินั่ม-อิริเดียม) อัลลอยด์ และใส่ลงในช่องตุ้มน้ำหนักและหน่วยวัดเดียวกันของปารีส , เป็นตัวอย่าง ยิ่งไปยิ่งเห็นชัดว่า พื้นผิวโลกกำลังเปลี่ยนแปลง ทวีปต่างๆ มีรูปร่างผิดปกติ เส้นเมอริเดียนกำลังเคลื่อนตัว และพวกมันได้คะแนนหนึ่งในสิบล้านส่วน และพวกเขาเริ่มพิจารณาความยาวของแท่งไม้ที่อยู่ในโลงศพคริสตัลของ "สุสาน" ของปารีสเป็นเมตร

รูปเคารพดังกล่าวไม่เหมาะกับนักวิทยาศาสตร์ตัวจริง นี่ไม่ใช่จัตุรัสแดงสำหรับคุณ (!) และในปี 1960 ได้มีการตัดสินใจลดความซับซ้อนของแนวคิดของเมตรให้เป็นคำจำกัดความที่ชัดเจนโดยสมบูรณ์ - หนึ่งเมตรเท่ากับ 1,650,763.73 ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาโดย การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนระหว่างระดับพลังงาน 2p10 และ 5d5 ของไอโซโทปที่ไม่ถูกกระตุ้นของธาตุ Krypton-86 ในสุญญากาศ ชัดเจนขึ้นขนาดไหน?

สิ่งนี้ดำเนินไปเป็นเวลา 23 ปี ในขณะที่วัดความเร็วแสงในสุญญากาศด้วยความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น จนกระทั่งในปี 1983 ในที่สุดก็เริ่มต้นขึ้นแม้กระทั่งการถอยหลังเข้าคลองที่ดื้อรั้นที่สุดว่าความเร็วของแสงเป็นค่าคงที่ที่แม่นยำและเหมาะสมที่สุด ไม่ใช่แบบใดแบบหนึ่ง ของไอโซโทปของคริปทอน และตัดสินใจพลิกทุกอย่างกลับหัวกลับหาง (แม่นยำกว่านั้น ถ้าลองคิดดู ก็ตัดสินใจพลิกทุกอย่างกลับหัวกลับหาง) ตอนนี้ความเร็วแสง กับเป็นค่าคงที่จริง และเมตรคือระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศใน (1/299,792,458) วินาที

คุณค่าที่แท้จริงของความเร็วแสงยังคงได้รับการขัดเกลามาจนถึงทุกวันนี้ แต่สิ่งที่น่าสนใจก็คือจากประสบการณ์ใหม่แต่ละครั้ง นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ระบุความเร็วของแสง แต่เป็นความยาวจริงของเมตร และยิ่งพบความเร็วของแสงได้แม่นยำมากขึ้นในทศวรรษต่อๆ ไป เราก็จะยิ่งได้รับมาตรวัดที่แม่นยำมากขึ้นเท่านั้น

และไม่ใช่ในทางกลับกัน

ตอนนี้กลับไปที่แกะของเรา ทำไมความเร็วของแสงในสุญญากาศของจักรวาลของเราถึงสูงสุด จำกัด และคงที่? ฉันเข้าใจแบบนี้

ทุกคนรู้ดีว่าความเร็วของเสียงในโลหะ และในวัตถุที่เป็นของแข็งเกือบทุกชนิดนั้นสูงกว่าความเร็วของเสียงในอากาศมาก การตรวจสอบสิ่งนี้ง่ายมาก แค่เอาหูแนบกับราง แล้วคุณก็จะได้ยินเสียงรถไฟที่กำลังแล่นเข้ามาเร็วกว่าทางอากาศมาก ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? เห็นได้ชัดว่าเสียงโดยพื้นฐานแล้วและความเร็วของการแพร่กระจายของมันขึ้นอยู่กับตัวกลางในการกำหนดค่าของโมเลกุลที่ตัวกลางนี้ประกอบด้วยความหนาแน่นตามพารามิเตอร์ของผลึกขัดแตะ - ในระยะสั้นเกี่ยวกับกระแส สถานะของตัวกลางที่ส่งเสียง

และถึงแม้ว่าความคิดของอีเธอร์ที่เรืองแสงได้ถูกยกเลิกไปนานแล้ว แต่สุญญากาศที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายไปนั้นไม่ได้ไม่มีอะไรแน่นอนอย่างแน่นอน ไม่ว่ามันจะดูว่างเปล่าแค่ไหนสำหรับเรา

ฉันรู้ว่าการเปรียบเทียบนั้นค่อนข้างจะลึกซึ้งใช่ไหม บนนิ้วมือ™เดียวกัน! แม่นยำเหมือนการเปรียบเทียบที่เข้าถึงได้และไม่มีทางเปลี่ยนโดยตรงจากชุดเดียว กฎทางกายภาพสำหรับคนอื่น ๆ ฉันขอให้คุณจินตนาการว่าความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (และโดยทั่วไปใด ๆ รวมถึงกลูออนและความโน้มถ่วง) ถูกเย็บเข้ากับเมตริกสี่มิติของกาลอวกาศซึ่งเราด้วยความเมตตาของเรา หัวใจเรียกว่าสุญญากาศ เพราะความเร็วของเสียงในเหล็กถูกเย็บเป็นราง จากที่นี่เราเต้นรำ

UPD: อย่างไรก็ตาม ฉันแนะนำให้ "ผู้อ่านที่มีเครื่องหมายดอกจัน" เพื่อจินตนาการว่าความเร็วของแสงจะคงที่ใน "สุญญากาศยาก" หรือไม่ ตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าที่พลังงานตามลำดับอุณหภูมิ 10 30 K สุญญากาศจะหยุดเพียงแค่เดือดด้วยอนุภาคเสมือน แต่เริ่ม "เดือด" กล่าวคือ ผ้าของอวกาศกำลังแตกสลาย ค่าพลังค์จะเบลอและสูญเสียความหมายทางกายภาพและอื่น ๆ ความเร็วของแสงในสุญญากาศเช่นนั้นจะยังคงอยู่หรือไม่ คหรือมันจะเป็นจุดเริ่มต้นของทฤษฎีใหม่ของ "สุญญากาศสัมพัทธภาพ" ด้วยการแก้ไขเช่นสัมประสิทธิ์ลอเรนทซ์ที่ความเร็วสูงสุด? ฉันไม่รู้ ฉันไม่รู้ เวลาจะบอกเอง...

ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะวัดความเร็วแสง พวกเขาต้องทำงานหนักเพื่อกำหนดแนวคิดของ "แสง" อย่างแท้จริง คนแรกที่คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้คืออริสโตเติล ซึ่งถือว่าแสงเป็นสารเคลื่อนที่ชนิดหนึ่งที่กระจายไปในอวกาศ เพื่อนร่วมงานชาวโรมันโบราณและผู้ติดตาม Lucretius Car ยืนยันโครงสร้างอะตอมของแสง

ถึง ศตวรรษที่สิบแปดทฤษฎีหลักสองประการเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงได้เกิดขึ้น - ร่างกายและคลื่น นิวตันเป็นของสมัครพรรคพวกของคนแรก ในความเห็นของเขา แหล่งกำเนิดแสงทั้งหมดปล่อยอนุภาคที่เล็กที่สุดออกมา ในกระบวนการ "บิน" พวกมันก่อตัวเป็นเส้นเรืองแสง - รังสี Christian Huygens นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ที่เป็นศัตรูของเขา ยืนยันว่าแสงเป็นรูปแบบของคลื่น

อันเป็นผลมาจากข้อพิพาทที่มีอายุหลายศตวรรษ นักวิทยาศาสตร์ได้รับฉันทามติ ทั้งสองทฤษฎีมีสิทธิที่จะมีชีวิต และแสงเป็นสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตามองเห็น

ประวัติศาสตร์เล็กน้อย ความเร็วแสงวัดได้อย่างไร?

ข้างมาก นักวิทยาศาสตร์สมัยโบราณมั่นใจความเร็วแสงเป็นอนันต์ อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาของกาลิเลโอและฮุกยอมรับขีดจำกัด ซึ่งได้รับการยืนยันอย่างชัดเจนในศตวรรษที่ 17 โดย Olaf Roemer นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวเดนมาร์กที่โดดเด่น

เขาทำการตรวจวัดครั้งแรกโดยสังเกตสุริยุปราคาไอโอ ซึ่งเป็นบริวารของดาวพฤหัสบดี ในช่วงเวลาที่ดาวพฤหัสบดีและโลกตั้งอยู่คนละฟากของดวงอาทิตย์ Roemer บันทึกว่าเมื่อโลกเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีในระยะทางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลก เวลาหน่วงเวลาก็เปลี่ยนไป ค่าสูงสุดคือ 22 นาที จากการคำนวณเขาได้รับความเร็ว 220,000 km / s

ห้าสิบปีต่อมา ในปี ค.ศ. 1728 ต้องขอบคุณการค้นพบความคลาดเคลื่อน นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ เจ. แบรดลีย์ "ปรับแต่ง" ตัวเลขนี้เป็น 308,000 กม. / วินาที ต่อมานักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Francois Argo และ Leon Foucault วัดความเร็วแสงโดยได้รับ 298,000 กม. / s ที่ "เอาต์พุต" เทคนิคการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นถูกเสนอโดยผู้สร้างอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ อัลเบิร์ต มิเชลสัน นักฟิสิกส์ชื่อดังชาวอเมริกัน

การทดลองของมิเชลสันเพื่อหาความเร็วแสง

การทดลองกินเวลาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2467 ถึง พ.ศ. 2470 และประกอบด้วยการสังเกต 5 ชุด สาระสำคัญของการทดลองมีดังนี้ แหล่งกำเนิดแสง กระจก และปริซึมแปดเหลี่ยมหมุนได้ติดตั้งบนภูเขาวิลสันใกล้ลอสแองเจลิส และกระจกสะท้อนแสง 35 กม. ต่อมาบนภูเขาซานอันโตนิโอ อย่างแรก แสงผ่านเลนส์และรอยแยกตกลงบนปริซึมที่หมุนโดยใช้โรเตอร์ความเร็วสูง (ที่ความเร็ว 528 รอบต่อนาที)

ผู้เข้าร่วมในการทดลองสามารถปรับความเร็วในการหมุนเพื่อให้ภาพของแหล่งกำเนิดแสงมองเห็นได้ชัดเจนในเลนส์ใกล้ตา เนื่องจากทราบระยะห่างระหว่างยอดเขาและความถี่ของการหมุน มิเชลสันจึงกำหนดความเร็วของแสง - 299796 km / s

ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็ตัดสินใจเรื่องความเร็วของแสงในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เมื่อมีการสร้าง masers และ lasers ซึ่งโดดเด่นด้วยความเสถียรของความถี่รังสีสูงสุด ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ข้อผิดพลาดในการวัดได้ลดลงเหลือ 1 กม./วินาที ด้วยเหตุนี้ ตามคำแนะนำของการประชุมใหญ่สามัญ XV ด้านตุ้มน้ำหนักและการวัด ซึ่งจัดขึ้นในปี 1975 จึงได้ตัดสินใจให้พิจารณาว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศจะเท่ากับ 299,792.458 กม./วินาที ต่อจากนี้ไป

เราจะไปถึงความเร็วแสงได้หรือไม่?

เห็นได้ชัดว่าการพัฒนามุมไกลของจักรวาลเป็นเรื่องที่คิดไม่ถึงหากไม่มียานอวกาศที่บินด้วยความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วแสง แต่เป็นไปได้ไหม?

อุปสรรคของความเร็วแสงเป็นหนึ่งในผลที่ตามมาของทฤษฎีสัมพัทธภาพ อย่างที่คุณทราบ การเพิ่มความเร็วนั้นต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น ความเร็วของแสงจะต้องใช้พลังงานอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

อนิจจากฎของฟิสิกส์ต่อต้านสิ่งนี้อย่างเด็ดขาด ที่ความเร็ว ยานอวกาศที่ 300,000 km / s อนุภาคที่บินเข้าหามันเช่นอะตอมไฮโดรเจนกลายเป็นแหล่งกำเนิดรังสีที่ทรงพลังถึง 10,000 Sieverts / s มันเหมือนกับอยู่ใน Large Hadron Collider

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ กล่าวว่า ในธรรมชาติไม่มีการป้องกันรังสีคอสมิกขนาดมหึมาอย่างเพียงพอ การกัดเซาะจากผลกระทบของฝุ่นละอองในอวกาศจะทำให้เรือถูกทำลายอย่างสมบูรณ์

ปัญหาอีกอย่างของความเร็วแสงคือการขยายเวลา ในขณะเดียวกัน ความแก่ก็จะยาวนานขึ้นมาก ลานสายตาก็จะบิดเบี้ยวไปด้วย ซึ่งเป็นผลมาจากการที่วิถีของเรือจะผ่านไปราวกับอยู่ในอุโมงค์ ในตอนท้ายซึ่งลูกเรือจะเห็นแสงวาบเป็นประกาย ด้านหลังเรือจะยังคงมืดสนิท

ดังนั้นในอนาคตอันใกล้นี้ มนุษยชาติจะต้องจำกัด "ความอยากอาหาร" ความเร็วสูงให้เหลือ 10% ของความเร็วแสง ซึ่งหมายความว่าจะใช้เวลาประมาณ 40 ปีในการบินไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดสู่โลก - Proxima Centauri (4.22 ปีแสง)

(รวมแสง); หนึ่งในกองทุน ทางกายภาพ ถาวร; แสดงถึงการจำกัดความเร็วของการขยายพันธุ์ทางกายภาพใดๆ อิทธิพล (cf. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ) และไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเปลี่ยนจากกรอบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีกกรอบหนึ่ง

ส.ส. ในสิ่งแวดล้อม กับ"ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง n ซึ่งแตกต่างกันสำหรับความถี่ที่ต่างกัน v ( การกระจายแสง):. การพึ่งพาอาศัยกันนี้นำไปสู่ความแตกต่าง ความเร็วของกลุ่มจาก ความเร็วเฟสแสงในสภาพแวดล้อมถ้าเราไม่พูดถึงสีเดียว แสง (สำหรับ S. ของหน้าในสุญญากาศทั้งสองขนาดตรงกัน) ทดลองกำหนด กับ", วัดกลุ่ม S. ด้วยเสมอ. หรือที่เรียกว่า ความเร็วสัญญาณหรืออัตราการถ่ายโอนพลังงานเฉพาะในบางพิเศษ กรณีไม่เท่ากับกลุ่ม

เป็นครั้งแรกที่ส. กำหนดในปี 1676 โดย O. K. Roemer (O. Ch. Roemer) โดยการเปลี่ยนช่วงเวลาระหว่างสุริยุปราคาของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี ในปี ค.ศ. 1728 เจ. แบรดลีย์ก่อตั้งโดยอิงจากการสังเกตความเบี่ยงเบนของแสงดาว ในปี 1849 A. I. L. Fizeau (A. N. L. Fizeau) เป็นคนแรกที่วัด S. s. เมื่อถึงเวลาที่แสงจะผ่านระยะที่ทราบได้อย่างแม่นยำ (ฐาน) เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของอากาศแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยจาก 1 การวัดบนพื้นดินจึงให้ค่าที่ใกล้เคียงกับ s มาก ในการทดลองของฟิโซ ลำแสงจากแหล่งกำเนิด ส(รูปที่ 1) สะท้อนด้วยกระจกโปร่งแสง นู๋, ถูกขัดจังหวะเป็นระยะด้วยดิสก์ฟันหมุน W, ผ่านฐาน MN(ประมาณ 8 กม.) n สะท้อนจากกระจก เอ็ม, กลับสู่ดิสก์ ขึ้นฟันแสงไปไม่ถึงผู้สังเกต และแสงที่ตกลงไปในช่องว่างระหว่างฟันสามารถสังเกตได้ผ่านช่องมองภาพ อี. จากความเร็วที่ทราบของการหมุนของดิสก์ เวลาที่แสงเดินทางผ่านฐานจะถูกกำหนด Fizeau ได้ค่า c = 313,300 km/s. c) กระจกเงา เมื่อสะท้อนจากกระจก ลำแสงพุ่งไปที่ฐานและเมื่อกลับมาก็ตกลงมาที่กระจกบานเดิมอีกครั้งซึ่งมีเวลาเลี้ยวผ่านมุมเล็กๆ มุมหนึ่ง (รูปที่ 2) ด้วยฐานเพียง 20 เมตร ฟูโกต์พบว่าเอส. เท่ากับ 298000 500 กม./วินาที แบบแผนและพื้นฐาน แนวคิดในการทดลองของฟิโซและฟูโกต์ถูกนำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าในงานต่อมาเพื่อพิจารณาว่าเอส. ได้มาโดยเอ. มิเชลสัน (ดู. ประสบการณ์ของมิเชลสัน) ในปี พ.ศ. 2469 ค่าของ km / s นั้นแม่นยำที่สุดและรวมอยู่ในระดับสากล ตารางทางกายภาพ ปริมาณ

ข้าว. 1. การหาความเร็วแสงโดยวิธีฟิโซ.

ข้าว. 2. การหาความเร็วของแสงโดยวิธีกระจกหมุน (วิธีของ Foucault): S - แหล่งกำเนิดแสง; R - กระจกหมุนเร็ว; C คือกระจกเว้าคงที่ ซึ่งศูนย์กลางซึ่งตรงกับแกนของการหมุน R (ดังนั้น แสงที่สะท้อนจาก C จะตกกลับมาที่ R เสมอ) M - กระจกโปร่งแสง; L - เลนส์; E - ช่องมองภาพ; RC - ระยะทางที่วัดได้อย่างแม่นยำ (ฐาน) เส้นประแสดงตำแหน่ง R ซึ่งเปลี่ยนไปในช่วงเวลาที่แสงเดินทางในเส้นทาง RC และย้อนกลับ และเส้นทางย้อนกลับของลำแสงรังสีผ่านเลนส์ L ซึ่งรวบรวมลำแสงสะท้อนที่จุด S "และไม่ใช่อีกครั้งที่ จุด S เช่นเดียวกับกระจกคงที่ L ไฟ Velocity ถูกกำหนดโดยการวัดออฟเซ็ต SS".

ส.วัดด้วย ในศตวรรษที่ 19 มีบทบาทสำคัญในการยืนยันเพิ่มเติมเกี่ยวกับทฤษฎีคลื่นของแสง การเปรียบเทียบ S. s. ของฟูโกต์ในปี ค.ศ. 1850 ความถี่ v ในอากาศและน้ำเท่ากัน แสดงว่า ความเร็วในน้ำเป็นไปตามคำทำนาย ทฤษฎีคลื่น. นอกจากนี้ยังมีการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างทัศนศาสตร์และทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า: วัด S. s. ใกล้เคียงกับความเร็วของ e-magn คลื่นคำนวณจากอัตราส่วนของ e-mag และอี-สแตติก หน่วยของไฟฟ้า ค่าใช้จ่าย [การทดลองโดย W. Weber และ F. Kohlrausch ในปี 1856 และการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นในภายหลังโดย J. C. Maxwell] ความบังเอิญนี้เป็นหนึ่งในจุดเริ่มต้นสำหรับการสร้างโดย Maxwell ในปี 1864-73 ของ el-magn ทฤษฎีแสง

ในยุคปัจจุบัน ส.วัดด้วย ทันสมัยถูกนำมาใช้ วิธีการของ Fizeau (วิธีการมอดูเลต) ด้วยการเปลี่ยนล้อเฟืองด้วย el-optical, ., การรบกวนหรือ to-l โมดูเลเตอร์แสงอีกตัวหนึ่งที่ขัดจังหวะหรือลดทอนลำแสงโดยสิ้นเชิง (ดู การปรับแสง) เครื่องรับรังสีเป็นตาแมวหรือ ตัวคูณภาพ.แอปพลิเคชัน เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงโมดูเลเตอร์อัลตราโซนิกที่มีความคงตัว ความถี่และความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นในการวัดความยาวของฐานทำให้สามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดและรับค่า km/s ได้ นอกจากการวัดโดยตรงของ S. s. ตามเวลาที่ผ่านของฐานที่รู้จักใช้วิธีการทางอ้อมอย่างกว้างขวางซึ่งให้ความแม่นยำมากขึ้น ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของเครื่องดูดฝุ่นไมโครเวฟ [ถึง. Frum (K. Froome), 1958 ที่ความยาวคลื่นของรังสี = 4 ซม. ได้ค่า km/s ด้วยข้อผิดพลาดที่เล็กกว่านั้น S. s จะถูกกำหนด เป็นผลหารของการแบ่งแยกอิสระและ v อะตอมหรือโมเลกุล เส้นสเปกตรัม. K. Evenson (K. Evenson) และทีมงานของเขาในปี 1972 เกี่ยวกับมาตรฐานความถี่ซีเซียม (ดู. มาตรฐานความถี่ควอนตัม) พบด้วยความแม่นยำถึง 11 ตำแหน่งทศนิยม ความถี่ของการแผ่รังสีเลเซอร์ CH 4 และตามมาตรฐานความถี่คริปทอน ความยาวคลื่นของมัน (ประมาณ 3.39 μm) และได้รับ ± 0.8 m / s โดยการตัดสินใจของสมัชชาใหญ่ของคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยข้อมูลเชิงตัวเลขสำหรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี - CODATA (1973) ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมด ความน่าเชื่อถือและข้อผิดพลาดของ S. s. ในสุญญากาศจะถือว่าเท่ากับ 299792458 ±1.2 m/s

การวัดค่า c ที่แม่นยำที่สุดมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียงแต่ในทางทฤษฎีทั่วไปเท่านั้น วางแผนและกำหนดมูลค่าทางกายภาพอื่นๆ ปริมาณแต่ยังใช้งานได้จริง เป้าหมาย ซึ่งรวมถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกำหนดระยะทางตามเวลาที่วิทยุหรือสัญญาณไฟผ่านใน เรดาร์ ตำแหน่งแสง ระยะแสงในระบบติดตามดาวเทียม เป็นต้น

ย่อ: Vafiadi V. G. , Popov Yu. V. , ความเร็วของแสงและความสำคัญในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Minsk, 1970; Taylor W. , Parker W. , Langenberg D. , ค่าคงที่พื้นฐานและทฤษฎีควอนตัม, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, ม., 1972. A.M. Bonch-Bruevich.

นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจหัวข้อเรื่องการวัดความเร็วและความเร็วแสงตั้งแต่สมัยโบราณ นี่เป็นหัวข้อที่น่าสนใจมากซึ่งมีมาแต่ไหนแต่ไรแล้วที่เป็นเป้าหมายของข้อพิพาททางวิทยาศาสตร์ เป็นที่เชื่อกันว่าความเร็วดังกล่าวมีขอบเขตจำกัด ไม่สามารถบรรลุได้และคงที่ เป็นสิ่งที่จับต้องไม่ได้และคงที่เหมือนอนันต์ อย่างไรก็ตาม มันมีขอบเขตจำกัด กลายเป็นปริศนาทางกายภาพและคณิตศาสตร์ที่น่าสนใจ มีวิธีแก้ไขปัญหานี้วิธีหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ความเร็วของแสงยังสามารถวัดได้

ในสมัยโบราณนักคิดเชื่อว่า ความเร็วของแสงเป็นปริมาณอนันต์ การประมาณการครั้งแรกของตัวบ่งชี้นี้ได้รับในปี 1676 Olaf Remer. ตามการคำนวณของเขา ความเร็วของแสงอยู่ที่ประมาณ 220,000 กม./วินาที มันไม่ได้ค่อนข้างค่าที่แน่นอน แต่ใกล้เคียงกับความจริง

ความจำกัดและการประมาณความเร็วของแสงได้รับการยืนยันหลังจากครึ่งศตวรรษ

ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์ fizoเป็นไปได้ที่จะกำหนดความเร็วของแสงจากเวลาที่ลำแสงเดินทางในระยะทางที่แน่นอน

เขาตั้งค่าการทดลอง (ดูรูป) ในระหว่างที่ลำแสงออกจากแหล่งกำเนิด S สะท้อนด้วยกระจก 3 ถูกขัดจังหวะด้วยจานฟัน 2 และผ่านฐาน (8 กม.) จากนั้นสะท้อนด้วยมิเรอร์ 1 และกลับสู่ดิสก์ แสงตกลงไปในช่องว่างระหว่างฟันและสามารถสังเกตได้ผ่านช่องมองภาพ 4 ระยะเวลาที่ลำแสงลอดผ่านฐานจะขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของจาน ค่าที่ได้รับจาก Fizeau คือ: c = 313,300 km/s

ความเร็วของการแพร่กระจายของลำแสงในตัวกลางใด ๆ จะน้อยกว่าความเร็วนี้ในสุญญากาศ นอกจากนี้ สำหรับสารต่างๆ ตัวบ่งชี้นี้ใช้ค่าต่างๆ อีกไม่กี่ปี ฟูโกต์แทนที่ดิสก์ด้วยกระจกหมุนเร็ว สาวกของนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ใช้วิธีและแผนการวิจัยซ้ำแล้วซ้ำเล่า

เลนส์เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์ออปติคัล คุณรู้หรือไม่ว่ามันคำนวณอย่างไร? คุณสามารถค้นหาได้โดยการอ่านหนึ่งในบทความของเรา

และคุณสามารถค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการตั้งค่าสายตาแบบออปติคัลที่ประกอบด้วยเลนส์ดังกล่าวได้ อ่านเนื้อหาของเราและคุณจะไม่มีคำถามในหัวข้อนี้

ความเร็วแสงในสุญญากาศเป็นเท่าใด

การวัดความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุดคือ 1,079,252,848.8 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 299 792 458 ม./วินาที. ตัวเลขนี้ใช้ได้กับเงื่อนไขที่สร้างขึ้นในสุญญากาศเท่านั้น

แต่ในการแก้ปัญหามักใช้อินดิเคเตอร์ 300,000,000 ลบ.ม./วินาที. ในสุญญากาศ ความเร็วของแสงในหน่วยพลังค์คือ 1 ดังนั้นพลังงานของแสงจะเดินทางด้วยความยาว 1 หน่วยของพลังค์ใน 1 หน่วยของเวลาพลังค์ ถ้าเกิดสุญญากาศขึ้นใน สภาพธรรมชาติจากนั้นรังสีเอกซ์ คลื่นแสงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ และคลื่นโน้มถ่วงสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วดังกล่าวได้

มีความเห็นที่ชัดเจนของนักวิทยาศาสตร์ว่าอนุภาคที่มีมวลสามารถใช้ความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงมากที่สุด แต่ไม่สามารถเข้าถึงได้และเกินตัวบ่งชี้ ความเร็วสูงสุดที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงถูกบันทึกไว้ในการศึกษารังสีคอสมิกและระหว่างการเร่งอนุภาคในเครื่องเร่งอนุภาค

ค่าความเร็วแสงในตัวกลางใดๆ ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางนี้

ตัวบ่งชี้นี้อาจแตกต่างกันสำหรับความถี่ที่ต่างกัน การวัดปริมาณที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคำนวณพารามิเตอร์ทางกายภาพอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เพื่อกำหนดระยะทางระหว่างการส่งผ่านของสัญญาณแสงหรือวิทยุในตำแหน่งออปติคัล เรดาร์ ระยะแสง และพื้นที่อื่นๆ

นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ใช้วิธีการต่างๆ ในการกำหนดความเร็วของแสง ผู้เชี่ยวชาญบางคนใช้วิธีทางดาราศาสตร์ เช่นเดียวกับวิธีการวัดโดยใช้เทคนิคการทดลอง มักใช้วิธี Fizeau ที่ได้รับการปรับปรุง ในกรณีนี้ ล้อเฟืองจะถูกแทนที่ด้วยโมดูเลเตอร์ ซึ่งจะทำให้ลำแสงอ่อนลงหรือขัดจังหวะ ตัวรับนี่คือตัวคูณโฟโตอิเล็กทริกหรือโฟโตเซลล์ แหล่งกำเนิดแสงอาจเป็นเลเซอร์ ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัดได้ การหาความเร็วแสงฐานเวลาสามารถส่งผ่านโดยวิธีทางตรงหรือทางอ้อม ซึ่งช่วยให้คุณได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ

ใช้สูตรอะไรคำนวณความเร็วแสง

1. ความเร็วแสงในสุญญากาศเป็นค่าสัมบูรณ์ นักฟิสิกส์กำหนดด้วยตัวอักษร "c" ซึ่งเป็นค่าพื้นฐานและค่าคงที่ ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับทางเลือกของระบบการรายงานและกำหนดลักษณะเวลาและพื้นที่โดยรวม นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าความเร็วนี้เป็นความเร็วจำกัดของอนุภาค

   สูตรความเร็วแสงในสุญญากาศ:

   c = 3 * 10^8 = 299792458 ม./วินาที

   โดยที่ c คือความเร็วแสงในสุญญากาศ

2. นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่า ความเร็วแสงในอากาศเกือบเท่ากับความเร็วแสงในสุญญากาศ สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

จริงๆ แล้วยังไง? วิธีวัดความเร็วสูงสุดใน จักรวาลในสภาพโลกที่เจียมเนื้อเจียมตัวของเรา? เราไม่จำเป็นต้องไขปริศนาเรื่องนี้อีกต่อไป เพราะเป็นเวลาหลายศตวรรษมาแล้วที่ผู้คนจำนวนมากทำงานเกี่ยวกับปัญหานี้ และพัฒนาวิธีการในการวัดความเร็วแสง มาเริ่มเรื่องกันเลยดีกว่า

ความเร็วของแสงคือ ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ มันเขียนแทนด้วยตัวอักษรละติน ค. ความเร็วแสงประมาณ 300,000,000 m/s

ตอนแรกไม่มีใครคิดเลยเกี่ยวกับคำถามเรื่องการวัดความเร็วแสง มีแสง - ดีมาก จากนั้น ในยุคโบราณ ความเห็นที่ว่าความเร็วของแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด นั่นคือ ทันที ครอบงำในหมู่นักปรัชญาทางวิทยาศาสตร์ จากนั้นก็เป็น วัยกลางคนกับ Inquisition เมื่อคำถามหลักเกี่ยวกับความคิดและคนก้าวหน้าคือคำถามที่ว่า "จะไม่เข้าไปในกองไฟได้อย่างไร" และในยุคนี้เท่านั้น เรเนซองส์และ ตรัสรู้ความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาและแน่นอนแบ่งออก

ดังนั้น, เดส์การต, เคปเลอร์และ ฟาร์มมีความเห็นเช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์ในสมัยโบราณ แต่เขาเชื่อว่าความเร็วแสงมีจำกัด แม้ว่าจะสูงมากก็ตาม อันที่จริง เขาทำการวัดความเร็วแสงครั้งแรก แม่นยำยิ่งขึ้น เขาได้พยายามวัดครั้งแรก

ประสบการณ์ของกาลิเลโอ

ประสบการณ์ กาลิเลโอ กาลิเลอีมีความโดดเด่นในความเรียบง่าย นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองเพื่อวัดความเร็วของแสงโดยใช้วิธีการชั่วคราวแบบง่ายๆ กาลิเลโอและผู้ช่วยของเขายืนอยู่บนเนินเขาต่าง ๆ บนเนินเขาต่าง ๆ ที่อยู่ห่างจากกันมากและเป็นที่รู้จักกันดีโดยยืนถือตะเกียงที่จุดไฟ หนึ่งในนั้นเปิดชัตเตอร์บนตะเกียง และคนที่สองต้องทำเช่นเดียวกันเมื่อเขาเห็นแสงของตะเกียงแรก เมื่อทราบระยะทางและเวลา (ล่าช้าก่อนผู้ช่วยเปิดโคม) กาลิเลโอจึงคำนวณความเร็วของแสง น่าเสียดาย เพื่อให้การทดลองนี้ประสบความสำเร็จ กาลิเลโอและผู้ช่วยของเขาต้องเลือกเนินเขาที่ห่างกันหลายล้านกิโลเมตร ฉันอยากจะเตือนคุณว่าคุณสามารถทำได้โดยกรอกใบสมัครบนเว็บไซต์

Roemer และ Bradley ทดลอง

การทดลองครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จและแม่นยำอย่างน่าประหลาดใจในการกำหนดความเร็วของแสงครั้งแรกคือประสบการณ์ของนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Olaf Römer. Roemer ใช้วิธีทางดาราศาสตร์ในการวัดความเร็วแสง ในปี ค.ศ. 1676 เขาสังเกตดวงจันทร์ไอโอของดาวพฤหัสบดีผ่านกล้องโทรทรรศน์ และพบว่าเวลาที่เกิดคราสของดาวเทียมเปลี่ยนไปเมื่อโลกเคลื่อนตัวออกจากดาวพฤหัสบดี เวลาล่าช้าสูงสุดคือ 22 นาที สมมติว่าโลกกำลังเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีที่ระยะห่างจากเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลก Roemer แบ่งค่าประมาณของเส้นผ่านศูนย์กลางตามเวลาที่ล่าช้า และได้รับค่า 214,000 กิโลเมตรต่อวินาที แน่นอนว่าการคำนวณดังกล่าวหยาบมาก ระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์นั้นทราบเพียงโดยประมาณเท่านั้น แต่ผลลัพธ์กลับกลายเป็นว่าค่อนข้างใกล้เคียงกับความจริง

ประสบการณ์ของแบรดลีย์ ในปี ค.ศ. 1728 เจมส์ แบรดลีย์ประมาณความเร็วแสงโดยสังเกตความเบี่ยงเบนของดาว ความคลาดเคลื่อนคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งปรากฏของดาวฤกษ์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของโลกในวงโคจรของมัน เมื่อทราบความเร็วของโลกและการวัดมุมของความคลาดเคลื่อน แบรดลีย์มีค่า 301,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ประสบการณ์ของฟิโซ

จากผลการทดลองของโรเมอร์และแบรดลีย์ในตอนนั้น วิชาการตอบสนองด้วยความไม่เชื่อ อย่างไรก็ตาม ผลงานของแบรดลีย์นั้นแม่นยำที่สุดเป็นเวลากว่าร้อยปี จนถึงปีค.ศ. 1849 ในปีนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Armand Fizeauวัดความเร็วแสงด้วยวิธีชัตเตอร์แบบหมุนโดยไม่สังเกต เทห์ฟากฟ้าแต่ที่นี่บนโลก นี่เป็นวิธีแรกในห้องปฏิบัติการต่อจากกาลิเลโอในการวัดความเร็วของแสง ด้านล่างเป็นไดอะแกรมของการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ

แสงที่สะท้อนจากกระจกส่องผ่านฟันล้อและสะท้อนจากกระจกอีกบานหนึ่ง ซึ่งห่างออกไป 8.6 กิโลเมตร ความเร็วของล้อเพิ่มขึ้นจนมองเห็นแสงได้ในช่องว่างถัดไป การคำนวณของ Fizeau ให้ผลลัพธ์ 313,000 กิโลเมตรต่อวินาที หนึ่งปีต่อมา การทดลองที่คล้ายกันกับกระจกหมุนได้ดำเนินการโดยLéon Foucault ซึ่งได้ผลลัพธ์ 298,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ด้วยการถือกำเนิดของ masers และเลเซอร์ ผู้คนมีโอกาสและวิธีการใหม่ในการวัดความเร็วของแสง และการพัฒนาของทฤษฎียังทำให้สามารถคำนวณความเร็วของแสงทางอ้อมโดยไม่ต้องทำการวัดโดยตรง

ค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุด

มนุษย์ได้สะสมประสบการณ์มากมายในการวัดความเร็วแสง จนถึงปัจจุบันค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุดถือเป็นค่า 299 792 458 เมตรต่อวินาทีได้รับในปี 2526 เป็นที่น่าสนใจว่าการวัดความเร็วแสงที่แม่นยำยิ่งขึ้นนั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากข้อผิดพลาดในการวัด เมตร. ตอนนี้ค่าของมิเตอร์ผูกกับความเร็วของแสงและเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางใน 1/299,792,458 วินาที

สุดท้าย เราแนะนำให้ดูวิดีโอที่ให้ความรู้เช่นเคย เพื่อน ๆ แม้ว่าคุณจะต้องเผชิญกับงานเช่นการวัดความเร็วแสงอย่างอิสระด้วยวิธีชั่วคราว คุณสามารถขอความช่วยเหลือจากผู้เขียนของเราได้อย่างปลอดภัย คุณสามารถกรอกใบสมัครบนเว็บไซต์ของจดหมายโต้ตอบ เราหวังว่าคุณจะเรียนสนุกและง่าย!