17 세기에 갈릴레오는 두 언덕 사이를 여행하는 데 시간이 얼마나 걸렸는 지에 따라 빛의 속도를 측정하려고 시도했습니다. 18 세기에 Ole Roemer는 목성 달의 일식을 관찰하여 빛의 속도를 계산했습니다. 19 세기에 제임스 브래들리는 수차를 관찰하여 빛의 속도를 측정했습니다. 20 세기에 Froome은 레이저 간섭계를 사용하여 빛의 속도를 계산했습니다.
최초의 Maglev 기차는 2004 년에 여행을 시작했으며 그 이후로 승객들을 계속 현혹 시켰습니다. 세계에서 가장 빠른 여객 열차는 431km/hr의 터무니없이 주변 공기를 절개하여 웜홀을 통해 로켓의 코를 고수 한 누군가에게 전망을 제공합니다. 이 속도에서 뉴욕과 로스 앤젤레스 사이의 스트레치는 7 시간 이내에 덮여 있습니다. 그러나 인류의 가장 활기 넘치는 발명품 중 하나는 자연의 신동 중 하나와 비교할 때 여전히 천문학적으로 열등합니다. 조명은 이해할 수없는 속도로 299,792.458 km/s 또는 107,925,28,48.8 km/hr로 이동합니다. Maglev는 빛의 속도의 약 0.00004%로 이동합니다.
나는 그 규모를 설명하기 위해 과장하거나 화려하고 팽창 된 형용사를 사용하지도 않습니다. 속도는 말 그대로 이해할 수 없습니다. 우리의 정신 교수진은 신속하게 움직이는 물체를 평가할 수있는 장비가 없습니다. 그럼에도 불구하고 적절한 유리한 지점에서 큰 속도를 계산하는 것은 힘든 작업이 아닙니다. 가장 간단한 방법은 물체가 한 랩의 경과 시간을 관찰하면서 알려진 거리의 회로를 이동하도록하는 것입니다. 이 시간까지 거리를 나누면 단일 단위마다 객체가 이동하는 거리의 거리에서 거리를 얻습니다. 매우 간단합니다. 이 방법은 롤링 스톤, 스프린 팅 치타 및 Maglev 열차의 속도를 측정하는 데 유리합니다.
가장 빠른 남자 살아있는 Usain Bolt는 2009 년 최종 100m 스프린트에서 44.72km/hr의 기록을 달성했습니다.
그러나 지구상의 빛의 속도를 측정하는 것은 불가능한 것처럼 보이므로 표준 거리 단위 (미터 - 가장 정확하게 측정 된 물리적 수량)를 정의한 소수점까지 최대 3 곳까지 측정 한 방법은 무엇입니까?
Galileo 's Lamps
아리스토텔레스 이전에는“과학자”는 인식에 의해 관찰 된 관찰이 주로 경험적 철학자였습니다. 빛이 타는 횃불에서 석재 원고로 너무 빨리 여행했기 때문에 사람들은 자연스럽게 그것이 순간적으로 전달되었다고 믿었고, 그 속도는 무한했습니다. 사실, 빛이 너무 빠르기 때문에 일식 중에 달에있는 지구의 그림자 위치에는 눈에 띄는 지연이 없습니다! 역사상 가장 훌륭한 논리 학자 중 한 명인 아리스토텔레스 (Aristotle)는이 주장을 반박했지만 결국 토론은 그 광택을 잃었고 비판은 휴면 상태가되었습니다. 17 세기까지, 갈릴레오가 그것을 재판 한 것입니다.
그러나 이번에는 갈릴레오가 그의 인식이 아니라 그의 시대의 기술에 의해 제한되었습니다. 갈릴레오는 속도를 극적으로 손상시키고 과도하게 측정하려고 노력했다. 그와 그의 조수는 두 개의 먼 언덕에 서 있었고, 각각은 그들이 덮고 발견 한 밝은 빛의 원천을 들고있었습니다.
갈릴레오는 조수에게 자신의 빛의 원천을 발견 해달라고 요청했고, 조명을 목격하자 갈릴레오는 같은 일을했다. 갈릴레오는 가장 간단한 방법을 찾았습니다. 그는 조수의 빛을 목격하고 그들 사이의 거리에 대한 지식과 함께 경과 시간을 측정함으로써 빛의 속도를 계산했습니다. 물론, 그의 결과는“결정적이지 않은”것이 었습니다. 결론은“즉각적이지 않다면 매우 빠릅니다.” 그래, 고마워, 갈릴레오… 누가 알았습니까?
1636 년 갈릴레오, 실험에서 비참하게 실패한 후
Moonwatching and Stargazing
빛의 전송이 즉각적이지 않고 광자가 유한 한 속도로 갤럽을 졸업하면,이 값의 명백한 퇴치에 관계없이, 모든 어두운 모서리에 도달하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 빛의 속도는 천문학적 거리를 여행 할 때 도전 할 수 있습니다. 올레 로머 (Ole Roemer)는 1676 년에 빛의 속도를 계산하기 위해이 한계를 이용했습니다. 그러나 그는 그것을 측정 할 인센티브가 없었습니다. Roemer는 실제로 lo, 에 매료되었습니다 목성의 거대하고 압도적 인 그림자가 어둠을 피할 때까지 궤도에서 사라지고 태양의 빛에 빛을 발할 때까지 목성의 거대하고 압도적 인 그림자로 사라진 가장 안쪽 목성의 네 달 중 하나입니다.
Roemer는 LO를 신중하게 관찰하고 태양, 지구 및 목성의 구성에 따라 일식의 예측 시간과 실제 시간 사이에 차이가 있다고 예측했습니다. Roemer는 우리 망원경에 도달하는 빛이 지구와 목성이 각각 궤도에서 서로를 향해 더 멀리 떨어져 있거나 더 가깝게 움직일 때 뻗어 있고 수축했다고 추론했습니다. 빛이 약간 길쭉한 거리를 이동해야했기 때문에 시간이 늘어났습니다. 그의 동료들이 그의 발견을 고려하여 모호함을 표명했을 때, Roemer는 같은 해 11 월 9 일에 LO의 일식이 10 분 늦을 것이라고 침착하게 예측했습니다. 그들의 당황에 그의 예측은 발견되었다.
Draco라는 이름은 라틴어 용어 draconem 에서 파생되었습니다. “거대한 뱀”으로 번역됩니다. 별자리는 용과 비슷합니다. (사진 크레디트 :Credner / Wikimedia Commons까지)
나중에 그의 발견을 사용하여 Roemer는 빛의 속도가 214,000 km/s로 근사했습니다. 80,000km/s 느려 졌음에도 불구하고 그의 천재는 300 년 전에 지난 50 년 동안 우리가 처분 한 기술 이전 에이 가치에 도달했다는 점을 감안할 때 주목할 만하다. 사실, 그의 근사치는 진정한 가치에서 벗어났습니다. 그의 계산은 당시에는 진실한 것으로 여겨지는 행성 거리에 의존했기 때문입니다. 그의 전임자들이 제공 한 거리는 정확하지 않았으며, 지금 올바른 거리를 가진 그의 숫자를 사용하면, 당신은 그것을 추측하고, 빛의 속도를 가깝게 근사화했습니다. 천재.
여전히 80,000 km/s 짧은 천문학 자들은 계속해서 오류를 최소로 좁히기 위해 계속 물을 뿌렸습니다. 1728 년 제임스 브래들리는 수차를 관찰함으로써 추정 속도를 만들었습니다. 수차는 빛의 움직임과 관찰자에 의해 별이나 하늘의 몸의 위치에서 작은 변화입니다. 제임스는 북부 하늘의 별자리 인 드라코 (Draco)에서 스타를 관찰했으며, 지구가 태양 주위로 회전함에 따라 일년 내내 명백한 위치가 바뀌 었다는 것을 발견했습니다. 그는 태양 주위의 지구의 속도와 함께 별빛의 편차 각도를 사용하고 빛의 속도를 301,000 km/s로 계산했습니다. 예, 그것은 잘못되었지만 다시, 우리는 기술 부족에도 불구하고 James가 얼마나 가까이 왔는지 감사해야합니다. 그럼에도 불구하고 숫자는 충분히 가깝지 않습니다.
닫는
Fizeau의 실험은 매우 단순화되었지만 이와 같은 것이 보일 것입니다. Fizeau는 여러 볼록한 렌즈를 사용하여 빛을 좁은 빔으로 수렴했습니다.
1 세기 후, 1849 년에 Armand Fizeau는 빛의 속도를 측정하기 시작했습니다. Fizeau는 하늘의 끔찍한 독방 고립을 무시하고 지상적으로 그것을 측정 할 최초의 사람이었습니다. Fizeau의 장치에는 빛의 원천, 반사 거울 및 빛의 빔이 가로 지르는 휠이 포함되었습니다. 거울은 빛의 원천에서 일정 거리를두고 바퀴가 회전했습니다. 빛의 빔은 바퀴를 두 번 가로 지르고 있습니다. 먼저 거울을 향해 여행하고 두 번째로 돌아가는 동안 두 번째는 반사되었습니다.
처음에는 빛이 바퀴의 치아를 무작위로 통과했지만, Fizeau는 점차 회전 속도를 보정하여 출발하는 동안 그리고 도착하는 동안 연속적 인 격차를 통해 빛이 틈새를 통과했습니다. 거울과 빛의 소스와 휠의 회전 속도 사이의 거리에 대한 지식으로 Fizeau는 빛의 속도를 약 315,000 km/s로 계산했습니다. 그러나 Leon Foucault는 회전 거울로 구성된 개선 된 장치를 사용하고 값을 298,000km/s로 끌어 올렸습니다. 아직도 1 인치 또는 2 인치.
Maxwell이 전자기의 법칙에 따라 우리를 물려 준 후, 광장의 속도는 자기 투과성의 생성물의 제곱근의 역수 및 여유 공간의 전기 유전율에 의해 얻을 수 있습니다. 1907 년 Rosa와 Dorsey는 이것을 당시 가장 정확한 가치 인 299,788km/s로 계산했습니다. 나중에,이 기술이 우리의 영원한 무례한 호기심, 1958 년 Froome을 따라 잡으면서 레이저 간섭계의 도움으로 빛의 속도를 299,792.5 km/s로 계산했습니다. 이것은 손톱으로 진정한 값에 가깝습니다!
세슘 또는 원자 시계는 우리가 개발 한 가장 정확한 시계입니다. (사진 크레디트 :Phys.org)
그 후, 과학자들은 고도로 정교한 원자 표준을 기반으로하는 현재 및 미래 측정이 기술에 의해 제한되지 않고 오히려 단위 자체의 정의에 대한 불확실성으로 인해 제한되어 있음을 깨달았습니다. 미터의 모호한 정의는 후손 실험의 정확성을 위협했습니다. 빛의 속도의 값은 1m/s의 오류 내에서 알려져 있지만 과학자들은 갑옷의 모든 chink를 제거하는 것이 의무적이라는 것을 알았으며, 그렇게하면 미터의 영속 할 수없는 정의를 구성합니다.
.볼더 콜로라도의 국립 표준 국은 헬륨 네온 레이저와 세 심하게 정확한 세슘 시계를 사용하여 빛의 속도를 측정했습니다. 그것들은 1/299,792,458의 1/299,792,458에 대한 거리 표시등으로 미터를 정의하여 진공의 빛의 속도가 * 드럼 롤 * 299,792,458 m/s 또는 299,792.458 km/s입니다. 즉각적이지는 않지만 예, 극도로 빠른!
