أول شخص يؤكد أن الضوء ينتقل بسرعة قابلة للقياس ، يمكننا أن نعرف إذا كنا ننتقل عبر الفيزياء ، حيث تُظهر تجاربنا كل يوم أن توسع الضوء فوري. ومع ذلك ، فقد اعتقد العلماء والفلاسفة القدماء أن الضوء يجب أن يكون له مقدار معين من الوقت يقطعه.
تاريخ دراسة سرعة الضوء
كانت أول حجة مسجلة حول سرعة الضوء هي حجة الفيلسوف اليوناني أرسطو الذي تبنى مقولة. يجب أن يستغرق هذا الضوء بعض الوقت للوصول لـ الأرض ، لكن أرسطو لم يوافق على ما يبدو ، وحتى ديكارت يعتقد أن الضوء يتحرك على الفور.
أما بالنسبة لـ جاليليو ، فقد لاحظ أنه لا يمكن استنتاج أي شيء بخصوص سرعة الضوء من هذه الملاحظة المجردة ، لكن هذا الضوء ينتقل أسرع من الصوت. ومع ذلك ، فقد اقترح أيضًا طريقة ممكنة لدراسة سرعة الضوء. الفكرة هي أن هناك شخصين مغطيين بفوانيس منفصلة. يكشف أحدهما مصباحه اليدوي ، ثم يكشف الآخر عن مصباحه بمجرد أن يروا الضوء من الأول ، ويجب تطبيق ذلك بدءًا من مسافات قريبة حتى يعتادوا على توقيت رد فعلهم ، ثم يحتاجون لـ القيام بذلك على بعد ميلين أو ثلاثة أميال ، لمعرفة ما إذا كان هناك. كانت المدة الزمنية تمتد بشكل كبير. يقول جاليليو إنه أجرى التجربة على مسافات تقل عن ميل واحد ، دون أن يكتشف في الواقع قفزة الوقت.
أول من يؤكد أن الضوء ينتقل بسرعة قابلة للقياس
كان أول شخص صرح أن الضوء يسافر بسرعة قابلة للقياس هو عالم الفلك الدنماركي أولي رومر ، الذي كان يعمل في مرصد باريس في ذلك الوقت ولم يبحث عن سرعة الضوء عندما وجده. بدلاً من ذلك ، كان يجمع ملاحظات عن IO ، أعمق أقمار المشتري الأربعة الرئيسية التي اكتشفها جاليليو في عام 1610. كان رومر يأمل في الحصول على ذات قيمة دقيقة للفترة المدارية للقمر الصناعي بحيث يكون هناك نوع من الساعة في السماء. كانت هذه الدراسات غير عملية في النهاية وتم التخلي عنها بعد تحديث ساعات بحرية دقيقة. لكن بيانات IO أبلغت بشكل غير متوقع عن مشكلة علمية أخرى: تحديد سرعة الضوء.
تفسير انتقال الضوء بمعدل قابل للقياس
عبر توقيت موعد هذه الكسوف لعدة سنوات ، لاحظ رومر شيئًا غريبًا: أصبحت المدة الفاصلة بين الخسوف المتتالي أقصر بشكل تدريجي مع تحرك الأرض نحو المشتري في مداره وابتعاد الأرض عن المشتري. تنبأ رومر بهذا عندما كانت الأرض أقرب لـ المشتري.
يحدث خسوف IO قبل 11 دقيقة تقريبًا مما هو متوقع بناءً على متوسط المدة المدارية على مدار سنوات عديدة. بعد ستة أشهر ونصف ، خلال الابتعاد عن كوكب المشتري ، حدث خسوف بعد حوالي 11 دقيقة مما كان متوقعًا. أدرك أن فارق التوقيت كان بسبب السرعة المحدودة للضوء. هذا يعني أن الضوء المنبعث من نظام المشتري يسافر لمسافة أبعد للوصول لـ الأرض عندما تكون الكواكب على جوانب متقابلة من الشمس أكثر من قربها من بعضها. تنبأ رومر أن يستغرق الضوء 22 دقيقة ليعبر قطر مدار الأرض. وبالتالي ، يمكننا حساب سرعة الضوء بقسمة قطر مدار الأرض على فارق التوقيت.
مشاركة أينشتاين في الادعاء بأن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة
كماًا لبحث لاحق ، سواء كان مصدر الضوء يتحرك نحوك أو بعيدًا عنك ، ينتقل الضوء بسرعة ثابتة تصل 300000 كم / ساعة ، على عكس ما يقوله الفطرة السليمة. كشفت عبقرية كانط أينشتاين سبب ثبات سرعة الضوء وعدم اعتمادها على سرعة المصدر أو المراقب. وفي عام 1905 ، أدرك أينشتاين والعالم الفرنسي هنري بوانكاريه أن فكرة الأثير كوسيلة لتوزيع الضوء غير ضرورية تمامًا ، وبالتالي كان المرء على استعداد للتخلي عن فكرة الوقت المطلق.
لاحظ أينشتاين أيضًا أن معادلات ماكسويل تؤدي لـ تناقض في قوانين الفيزياء لأنهم يقولون إنه إذا التقط شخص ما شعاعًا من الضوء ، سيرى موجة كهرومغناطيسية ثابتة ، وهو أمر مستحيل. وهكذا ، افترض أينشتاين أن سرعة الضوء تلعب في الواقع دور السرعة اللانهائية في كوننا ، وبالتالي لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء.
لذا كان أولي رومر أول من صرح أن الضوء ينتقل بسرعة قابلة للقياس ، وبعد ذلك بدأ العمل في النظر لـ سرعة الضوء ، ووضع المعادلات والنظريات على استقراره.
المراجع
brewminate.com ، 10/7/2020
amnh.org ، 10/7/2020
physicsoftheuniverse.com ، 10/7/2020