Ako sa merala rýchlosť svetla a aká je jeho skutočná hodnota

Dávno predtým, ako vedci zmerali rýchlosť svetla, museli tvrdo pracovať na definovaní samotného konceptu „svetla“. Jedným z prvých, kto o tom uvažoval, bol Aristoteles, ktorý považoval svetlo za akúsi mobilnú látku šíriacu sa vo vesmíre. Jeho starorímsky kolega a nasledovník Lucretius Carus trval na atómovej štruktúre svetla.

Do 17. storočia sa vytvorili dve hlavné teórie podstaty svetla - korpuskulárna a vlnová. Medzi prívržencami prvého bol Newton. Podľa jeho názoru všetky svetelné zdroje vyžarujú najmenšie častice. V procese „letu“ tvoria svetelné čiary - lúče. Jeho oponent, holandský vedec Christian Huygens, trval na tom, že svetlo je druh vlnového pohybu.

V dôsledku stáročných sporov sa vedci dohodli: obe teórie majú právo na život a svetlo je spektrum elektromagnetických vĺn viditeľných okom.

Trochu histórie. Ako sa merala rýchlosť svetla

Väčšina starodávnych vedcov bola presvedčená, že rýchlosť svetla je nekonečná. Výsledky štúdií Galileo a Hooke však pripustili svoju hranicu, ktorú v 17. storočí jasne potvrdil vynikajúci dánsky astronóm a matematik Olaf Roemer.

Prvé merania vykonal pozorovaním zatmenia Ia, satelitu Jupitera v čase, keď sa Jupiter a Zem nachádzali na opačných stranách oproti Slnku. Roemer zaznamenal, že keď sa Zem vzďaľovala od Jupitera vo vzdialenosti rovnajúcej sa priemeru obežnej dráhy Zeme, čas oneskorenia sa zmenil. Maximálna hodnota bola 22 minút. Na základe výpočtov dostal rýchlosť 220 000 km / s.

O 50 rokov neskôr, v roku 1728, anglický astronóm J. Bradley vďaka objavu aberácie „spresnil“ tento údaj na 308 000 km / s. Neskôr rýchlosť svetla zmerali francúzski astrofyzici François Argo a Leon Foucault, ktorí na „východe“ dostali 298 000 km / s. Ešte presnejšiu techniku ​​merania navrhol tvorca interferometra, slávny americký fyzik Albert Michelson.

Michelsonov experiment pri určovaní rýchlosti svetla

Pokusy trvali od roku 1924 do roku 1927 a pozostávali z 5 sérií pozorovaní. Podstata experimentu bola nasledovná. Na Mount Wilson v blízkosti Los Angeles bol nainštalovaný svetelný zdroj, zrkadlo a otočný osemstenný hranol a po 35 km bolo na Mount San Antonio nainštalované odrazné zrkadlo. Najskôr svetlo cez šošovku a štrbinu dopadalo na hranol otáčajúci sa pomocou vysokorýchlostného rotora (rýchlosťou 528 ot / s).

Účastníci experimentov mohli upraviť rýchlosť otáčania tak, aby bol v okulári zreteľne viditeľný obraz zdroja svetla. Pretože bola známa vzdialenosť medzi vrcholmi a frekvenciou rotácie, Michelson určil hodnotu rýchlosti svetla - 299796 km / s.

Vedci sa nakoniec rozhodli pre rýchlosť svetla v druhej polovici 20. storočia, kedy vznikli masery a lasery, vyznačujúce sa najvyššou stabilitou frekvencie žiarenia. Začiatkom 70. rokov klesla chyba merania na 1 km / s. Výsledkom bolo, že na základe odporúčania XV. Konferencie o váhach a mierach, ktorá sa konala v roku 1975, sa rozhodlo predpokladať, že rýchlosť svetla vo vákuu sa teraz rovná 299792 458 km / s.

Je pre nás rýchlosť svetla dosiahnuteľná?

Je zrejmé, že prieskum vzdialených kútov vesmíru je nemysliteľný bez toho, aby vesmírne lode leteli veľkou rýchlosťou. Žiaduce pri rýchlosti svetla. Ale je to možné?

Svetelná rýchlostná bariéra je jedným z dôsledkov teórie relativity. Ako viete, zvýšenie rýchlosti si vyžaduje zvýšenie energie. Rýchlosť svetla by si vyžadovala takmer nekonečnú energiu.

Bohužiaľ, zákony fyziky sú kategoricky proti. Pri rýchlosti kozmickej lode 300 000 km / s sa častice letiace k nej, napríklad atómy vodíka, premenia na smrtiaci zdroj silného žiarenia rovnajúci sa 10 000 sievert / s. Je to to isté ako byť vo vnútri Veľkého hadrónového urýchľovača.

Podľa vedcov z Univerzity Johnsa Hopkinsa v prírode neexistuje adekvátna ochrana pred takýmto obludným kozmickým žiarením. Erozia spôsobená účinkami medzihviezdneho prachu dokončí zničenie lode.

Ďalším problémom rýchlosti svetla je dilatácia času. Zároveň sa bude staroba oveľa predlžovať. Zorné pole tiež prejde zakrivením, v dôsledku čoho trajektória lode prejde akoby vnútri tunela, na konci ktorého posádka uvidí žiarivý záblesk. Za loďou zostane absolútna tma tónu.

Takže v blízkej budúcnosti bude musieť ľudstvo obmedziť svoje vysokorýchlostné „chúťky“ na 10% rýchlosti svetla. To znamená, že najbližšej hviezde Zeme - Proxima Centauri (4, 22 svetelných rokov) bude trvať let asi 40 rokov.