كم تبلغ سرعة الضوء؟ ولماذا لا يمكن تجاوزها تحت أي ظرف من الظروف؟

إذا تم تطبيق قوة على جسم كتلته ، فستعتقد أن سرعته فقط هي التي ستزداد. هذا ما اعتقده العلماء في الماضي ، لأننا لا نستطيع مراقبة الأجسام التي تتحرك بسرعة كبيرة. لكن منذ أكثر من قرن بقليل ، أظهرت حسابات العالم الشهير ألبرت أينشتاين أن الطاقة التي يرمز إليها الرمز E لأي جسم مرتبطة بالكتلة m وفقًا للمعادلة الشهيرة:

ه = م ج 2

حيث "C" هي سرعة الضوء (299.792.458 كم / ث).

وفقًا لدراسات العالم ألبرت أينشتاين ، فإن الطاقة والكتلة كيانان مترابطان ، ويمكنهما التحول إلى بعضهما البعض. هذا هو بالضبط ما يحدث عندما نقوم بتسريع جسم ما إلى سرعات كبيرة. الطاقة التي نعطيها تتحول إلى كتلة ، مما يؤدي إلى زيادة كتلتها.

مع زيادة السرعة ، ستكون هناك حاجة إلى المزيد والمزيد من الطاقة للاستمرار ، وهذا يؤدي إلى تحويل المزيد والمزيد من الطاقة إلى كتلة. في الممارسة العملية ، كلما اقترب الجسم من سرعة الضوء ، أصبح أكبر وأكثر استقرارًا. على سبيل المثال ، عندما يصل جسم كتلته 80 كيلوجرامًا إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء (99.9٪ من سرعة الضوء) ، فإنه يزن حوالي 2 طن (2000 كيلوجرام).

وعند محاولة دفعها أكثر لجعلها تتغلب على سرعة الضوء ، فإن النتيجة الوحيدة المؤكدة ستكون زيادة كتلتها كثيرًا ، مع ترك سرعتها دون تغيير عمليًا. لهذا السبب لا يمكن الوصول إلى السرعة "C".

كيف تم قياس سرعة الضوء؟

في الماضي ، كان يُعتقد أن للضوء سرعة غير محدودة. هذا لأن العين البشرية لا تستطيع إدراك سرعتها الهائلة ، وبمجرد إضاءة المصباح ، ينتشر الضوء على الفور. ومع ذلك ، في أوائل القرن السابع عشر ، تكهن عالم الفلك الدنماركي أولي رومر بأن الضوء له سرعة هائلة ، ولكن ليست لانهائية.

كان رومر نفسه هو من حدد سرعة الضوء عام 1676 أثناء عمله في المرصد الملكي في باريس.

نحن مدينون بتحديد سرعة الضوء لعالم الفلك الدنماركي أولي رومر

قبل تجارب رومر لتحديد سرعة الضوء ، حاول جاليليو جاليلي أيضا ، دون جدوى. تضمنت تجربة جاليليو وضع مصباحين على مسافة ميل واحد وحساب الوقت الذي يستغرقه الضوء للانتقال من نقطة إلى أخرى. أخذ فانوس وذهب إلى قمة تل ، بينما كان يساعد على قمة تل آخر على بعد ميل واحد. اكتشف جاليليو أنه عند إضاءة المصباح ، رأى الضوء على الفور دون أن يتمكن من حساب الوقت الذي استغرقه للوصول إليه.

أراد جاليليو حساب الوقت اللازم لرؤية الضوء في التل الآخر ، ثم ما يكفي من تقسيم المسافة على الوقت للحصول على سرعة الضوء.

لكن التجربة لم تنجح ، لأن المسافة صغيرة جدًا ، حيث يستغرق الضوء حوالي 0.000005 ثانية لقطع ميل واحد فقط ، وهي قيمة لا يمكن أن تدركها العين البشرية أو أي أدوات كانت متوفرة في ذلك الوقت.

تجربة أولي رومر. تضمنت مسافة أبعد بكثير ، وتمكنت من أخذ القياس حتى باستخدام الأدوات البسيطة التي كان يمتلكها. كان ذلك في عام 1676 من خلال مراقبة حركة قمر أيوا الذي يدور حول كوكب المشتري.

احتاجت ولاية أيوا إلى 1.76 يومًا لإكمال دائرة كاملة حول المشتري. لكن رومر أدرك أن الوقت الذي يستغرقه القمر لم يكن دائمًا هو نفسه. في أوقات معينة من العام ، عندما كانت الأرض بعيدة عن المشتري ، استغرق القمر وقتًا أطول ، وعلى العكس من ذلك ، عندما كانت الأرض أقرب إلى المشتري ، بدا أن قمر آيوا يستغرق وقتًا أقل.

كانت أطروحة رومر بسيطة ولكنها رائعة ، مشيرة إلى أن الاختلاف يرجع إلى سرعة الضوء ، ولأن سرعة الضوء محدودة ، سيستغرق السفر من كوكب المشتري إلى الأرض وقتًا أطول عندما تكون الأرض بعيدة.

لم يصدق مدير المرصد ، جيان دومينيكو كاسيني ، فرضية رومر. لإقناعه ، أعلن رومر أن خسوف أيوا ، المقرر في 9 نوفمبر 1676 ، سيحدث قبل 10 دقائق من الوقت الذي يفكر فيه جميع علماء الفلك الآخرين في عمليات العبور السابقة للقمر.

توقع رومر ذلك في الوقت المناسب ، وكان على كاسيني أن تصدقه. أوضح رومر أن وصول الضوء إلى الأرض استغرق 22 دقيقة. ثم حسب سرعة الضوء وقدرها بـ 220.000 كيلومتر في الثانية ، وهو قياس غير صحيح (السرعة الدقيقة للضوء هي 299.792.458 كم / ثانية) ، لكنه بالتأكيد القياس الأكثر دقة.

نشر رومر اكتشافه في أكاديمية العلوم ، ثم نُشر الخبر على الملأ في 7 ديسمبر 1676 ، وهو التاريخ الذي يُشار إليه الآن باعتباره اليوم الذي تم فيه تحديد سرعة الضوء لأول مرة.

في عام 1790 ، استخدم عالم رياضيات هولنديًا كريستيان هيغنس فكرة رومر لحساب سرعة الضوء بشكل أكثر دقة وتمكن من استنباط قيمة عددية قريبة جدًا من تلك المعروفة اليوم.

بعد ذلك قام الفيزيائيون بقياس سرعة الضوء بعناية ، ووجدوا أن شعاع الضوء ينتقل في فراغ بسرعة 299.792.458 مترًا في الثانية. أي أن الضوء يمكن أن يدور حول محيط الأرض عند مستوى خط الاستواء سبع مرات ونصف في ثانية واحدة فقط.

ماذا حدث لرومر لاحقًا؟

بعد أن أقام في باريس ، عاد إلى الدنمارك عام 1681 حيث بدأ تدريس علم الفلك في جامعة كوبنهاغن. من بين الكتابات العلمية التي ألفها في ذلك الوقت ، لم يبقَ شيء تقريبًا ، فقد تم تدميرها في الحريق الكبير الذي اندلع في المدينة عام 1728. كان شغفه بوحدات القياس هو الذي جعله مسؤولاً عن إنشاء نظام وطني للأوزان والأوزان. تدابير في الدنمارك عام 1683.

كما ابتكر مقياس حرارة يحمل اسمه ، والذي لم يعد مستخدمًا اليوم ، لكن الفيزيائي الألماني.دانيال جبرائيل فهرنهايتاستخدمه كأساس لتطوير مقياس متماثل ، مقياس فهرنهايت.

في السنوات الأخيرة من حياته ، تم تعيينه رئيسًا لشرطة كوبنهاغن ، وأثناء إصلاح هذا الجهاز من الداخل (الذي كان يعتبر فاسدًا) لم يفوت فرصة ابتكار شيء آخر ، حيث قدم مصابيح إنارة الشوارع الأولى التي استخدمها نفط.

مصدر

https://www.focus.it

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى