정말요? 어떻게요? 최고 속도를 측정하는 방법 우주우리의 겸손하고 지상적인 조건에서? 우리는 더 이상 이 문제에 대해 고민할 필요가 없습니다. 결국 수세기에 걸쳐 많은 사람들이 이 문제에 대해 연구하여 빛의 속도를 측정하는 방법을 개발해 왔습니다. 이야기를 순서대로 시작하겠습니다.

빛의 속도– 진공에서 전자기파의 전파 속도. 라틴 문자로 표시됩니다. 씨. 빛의 속도는 약 300,000,000m/s이다.

처음에는 빛의 속도를 측정하는 문제에 대해 아무도 생각하지 않았습니다. 빛이 있습니다. 정말 좋습니다. 그러다가 고대시대 과학철학자들의 지배적인 견해는 빛의 속도는 무한대, 즉 순간적이라는 것이었다. 그러다가 그런 일이 일어났어요 중세종교 재판과 함께 사고와 진보적 인 사람들의 주된 질문은 "불에 갇히지 않는 방법은 무엇입니까?"였습니다. 그리고 시대에만 르네상스그리고 계발과학자들의 의견은 배가되었고 물론 분열되었습니다.

그래서, 데카르트, 케플러그리고 농장고대의 과학자들과 같은 의견이었습니다. 그러나 그는 빛의 속도는 매우 높지만 유한하다고 믿었습니다. 실제로 그는 최초로 빛의 속도를 측정했습니다. 보다 정확하게는 그는 그것을 측정하려는 첫 번째 시도를했습니다.

갈릴레오의 실험

경험 갈릴레오 갈릴레이그 단순함에 있어서 훌륭했다. 과학자는 간단한 즉석 수단을 사용하여 빛의 속도를 측정하는 실험을 수행했습니다. 갈릴레오와 그의 조수는 서로 넓고 잘 알려진 거리의 서로 다른 언덕에 불이 켜진 등불을 들고 서 있었습니다. 그들 중 한 사람은 랜턴의 셔터를 열었고, 두 번째 사람은 첫 번째 랜턴의 빛을 보았을 때 똑같은 일을 해야 했습니다. 거리와 시간(조수가 랜턴을 열기 전의 지연 시간)을 알면 갈릴레오는 빛의 속도를 계산할 것으로 예상했습니다. 불행하게도 이 실험이 성공하려면 갈릴레오와 그의 조수는 수백만 킬로미터 떨어진 언덕을 선택해야 했습니다. 웹사이트에서 신청서를 작성하면 가능하다는 점을 상기시켜 드리고 싶습니다.

Roemer와 Bradley 실험

빛의 속도를 결정하는 최초의 성공적이고 놀랍도록 정확한 실험은 덴마크 천문학자의 실험이었습니다. 올라프 뢰머. Roemer는 빛의 속도를 측정하는 천문학적 방법을 사용했습니다. 1676년에 그는 망원경을 통해 목성의 위성 이오를 관찰했고, 지구가 목성에서 멀어짐에 따라 위성의 일식 시간이 변한다는 것을 발견했습니다. 최대 지연 시간은 22분이었습니다. 지구가 지구 궤도 직경만큼의 거리에서 목성으로부터 멀어지고 있다는 것을 계산한 Römer는 직경의 대략적인 값을 지연 시간으로 나누고 초당 214,000km의 값을 받았습니다. 물론 그러한 계산은 매우 대략적이었고 행성 사이의 거리는 대략적으로만 알려져 있었지만 결과는 상대적으로 진실에 가까운 것으로 나타났습니다.

브래들리의 경험. 1728년 제임스 브래들리별의 수차를 관찰하여 빛의 속도를 추정했습니다. 수차지구의 궤도 운동으로 인해 발생하는 별의 겉보기 위치 변화입니다. 지구의 속도를 알고 수차각을 측정한 Bradley는 초당 301,000km의 값을 얻었습니다.

피조의 경험

당시 과학계는 Roemer와 Bradley의 실험 결과에 대해 불신의 반응을 보였습니다. 그러나 브래들리의 결과는 1849년까지 100년 이상 동안 가장 정확했습니다. 그해 프랑스 과학자 아르망 피조천체를 관찰하지 않고 여기 지구에서 회전 셔터 방식을 사용하여 빛의 속도를 측정했습니다. 사실 이것은 갈릴레오 이후 빛의 속도를 측정하는 최초의 실험실 방법이었습니다. 아래는 실험실 설정 다이어그램입니다.

거울에서 반사된 빛은 바퀴의 톱니를 통과하여 8.6km 떨어진 다른 거울에서 반사되었습니다. 다음 간격에서 빛이 보일 때까지 바퀴의 속도가 증가했습니다. Fizeau의 계산에 따르면 초당 313,000km의 결과가 나왔습니다. 1년 후, 회전 거울을 이용한 유사한 실험이 Leon Foucault에 의해 수행되었는데, 그는 초당 298,000km의 결과를 얻었습니다.

메이저와 레이저의 출현으로 사람들은 빛의 속도를 측정할 수 있는 새로운 기회와 방법을 갖게 되었고, 이론의 발전으로 직접 측정하지 않고도 빛의 속도를 간접적으로 계산할 수 있게 되었습니다.

빛의 속도의 가장 정확한 값

인류는 빛의 속도를 측정하는 데 있어 방대한 경험을 축적해 왔습니다. 오늘날 빛의 속도에 대한 가장 정확한 값은 다음과 같습니다. 초당 299,792,458미터, 1983년에 받았습니다. 더 나아가 측정 오류로 인해 빛의 속도를 보다 정확하게 측정하는 것이 불가능하다는 사실이 밝혀졌다는 점이 흥미롭다. 미터. 현재 1미터의 값은 빛의 속도와 연관되어 있으며 빛이 1/299,792,458초 동안 이동하는 거리와 같습니다.

마지막으로 항상 그렇듯이 교육용 비디오를 시청하는 것이 좋습니다. 친구 여러분, 즉석에서 빛의 속도를 독립적으로 측정하는 작업에 직면하더라도 저자에게 안전하게 도움을 요청할 수 있습니다. 통신학생 홈페이지에서 지원서를 작성할 수 있습니다. 즐겁고 쉬운 공부가 되길 바랍니다!

과학자들은 빛의 속도를 측정하기 오래 전에 “빛”이라는 개념을 정의하기 위해 열심히 노력해야 했습니다. 아리스토텔레스는 빛을 우주에 퍼지는 일종의 이동성 물질로 간주한 최초의 사람 중 한 명이었습니다. 그의 고대 로마 동료이자 추종자인 루크레티우스 카루스(Lucretius Carus)는 빛의 원자 구조를 주장했습니다.

17세기에는 빛의 본질에 관한 두 가지 주요 이론, 즉 미립자와 파동 이론이 형성되었습니다. 뉴턴은 첫 번째 지지자 중 한 명이었습니다. 그의 의견으로는 모든 광원은 작은 입자를 방출합니다. "비행"동안 그들은 빛나는 선, 즉 광선을 형성합니다. 그의 반대자인 네덜란드 과학자 크리스티안 호이겐스(Christiaan Huygens)는 빛이 일종의 파동 운동이라고 주장했습니다.

수세기에 걸친 논쟁의 결과로 과학자들은 합의에 이르렀습니다. 두 이론 모두 생명권이 있으며 빛은 눈에 보이는 전자기파의 스펙트럼입니다.

약간의 역사. 빛의 속도를 측정하는 방법

대부분의 고대 과학자들은 빛의 속도가 무한하다고 확신했습니다. 그러나 갈릴레오와 후크의 연구 결과는 그 극단적인 성격을 허용했으며, 이는 뛰어난 덴마크 천문학자이자 수학자인 올라프 로머에 의해 17세기에 명확하게 확인되었습니다.

그는 목성과 지구가 태양을 기준으로 반대쪽에 위치했을 때 목성의 위성인 이오의 일식을 관찰하여 첫 번째 측정을 수행했습니다. Roemer는 지구가 지구 궤도 직경과 동일한 거리만큼 목성으로부터 멀어짐에 따라 지연 시간이 변한다고 기록했습니다. 최대값은 22분이었습니다. 계산 결과, 그는 220,000km/초의 속도를 얻었습니다.

50년 후인 1728년, 수차의 발견 덕분에 영국의 천문학자 J. 브래들리(J. Bradley)는 이 수치를 308,000km/초로 "정제"했습니다. 그 후 프랑스의 천체물리학자인 프랑수아 아르고(François Argot)와 레온 푸코(Leon Foucault)가 측정한 빛의 속도는 298,000km/sec의 출력을 얻었습니다. 간섭계의 창시자인 미국의 유명한 물리학자 Albert Michelson이 더욱 정확한 측정 기술을 제안했습니다.

빛의 속도를 결정하는 마이컬슨의 실험

실험은 1924년부터 1927년까지 지속되었으며 5개의 일련의 관찰로 구성되었습니다. 실험의 본질은 다음과 같습니다. 로스앤젤레스 인근 윌슨산에는 광원과 거울, 회전 팔각형 프리즘이 설치됐고, 35km 뒤 샌안토니오산에는 반사거울이 설치됐다. 먼저, 렌즈와 슬릿을 통과한 빛이 고속 로터(528rps의 속도)로 회전하는 프리즘에 닿습니다.

실험 참가자들은 광원의 이미지가 접안렌즈에 선명하게 보이도록 회전 속도를 조정할 수 있었습니다. 꼭지점 사이의 거리와 회전 주파수가 알려져 있으므로 Michelson은 빛의 속도를 299,796km/초로 결정했습니다.

과학자들은 방사선 주파수의 가장 높은 안정성을 특징으로 하는 메이저와 레이저가 생성된 20세기 후반에 마침내 빛의 속도를 결정했습니다. 70년대 초에는 측정 오류가 1km/초로 떨어졌습니다. 그 결과, 1975년에 개최된 제15차 도량형 총회에서 권고에 따라 진공 중에서의 빛의 속도는 이제 299792.458km/초로 가정하기로 결정되었습니다.

우리가 빛의 속도를 달성할 수 있을까요?

분명히, 우주 구석구석을 탐험하는 것은 엄청난 속도로 날아가는 우주선 없이는 상상할 수 없습니다. 가급적이면 빛의 속도로. 하지만 이것이 가능합니까?

빛 장벽의 속도는 상대성 이론의 결과 중 하나입니다. 아시다시피 속도를 높이려면 에너지도 증가해야 합니다. 빛의 속도에는 사실상 무한한 에너지가 필요합니다.

아아, 물리학 법칙은 이에 대해 단호히 반대합니다. 300,000km/초의 우주선 속도에서 우주선을 향해 날아가는 입자(예: 수소 원자)는 10,000시버트/초에 해당하는 치명적인 방사선원으로 변합니다. 이것은 Large Hadron Collider 내부에 있는 것과 거의 같습니다.

존스 홉킨스 대학의 과학자들에 따르면, 자연계에는 그러한 괴물 같은 우주 방사선으로부터 적절한 보호 장치가 없습니다. 우주선의 파괴는 성간 먼지의 영향으로 인한 침식으로 인해 완료됩니다.

빛 속도의 또 다른 문제는 시간 팽창입니다. 노년기가 훨씬 길어질 것입니다. 시야도 왜곡되어 선박의 궤적이 터널 내부처럼 지나가고 그 끝에서 승무원은 빛나는 섬광을 보게 됩니다. 배 뒤에는 절대적인 칠흑 같은 어둠이 있을 것입니다.

따라서 가까운 미래에 인류는 자신의 속도 "식욕"을 빛 속도의 10%로 제한해야 할 것입니다. 이는 지구에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리(4.22광년)까지 비행하는 데 약 40년이 걸린다는 것을 의미합니다.

1) 빛의 속도는 1676년 덴마크 과학자 Roemer가 천문학적 방법을 사용하여 처음 측정했습니다. 그는 목성의 가장 큰 위성인 이오가 이 거대한 행성의 그림자에 있는 시간을 측정했습니다.

Roemer는 우리 행성이 목성에 가장 가까운 순간과 천문학적 측면에서 목성에서 조금 더 멀어지는 순간에 측정을 수행했습니다. 첫 번째 경우 발병 간격은 48시간 28분이었습니다. 두 번째 경우에는 위성이 22분 늦게 도착했습니다. 이것으로부터 빛이 이전 관찰에서 현재 관찰까지의 거리를 이동하는 데 22분이 필요하다는 결론이 나왔습니다. 따라서 빛의 속도는 유한하다는 이론이 입증되었으며, 그 속도는 대략 299,800km/s로 계산되었습니다.

2) 실험실 방법을 사용하면 짧은 거리에서 매우 정확하게 빛의 속도를 결정할 수 있습니다. 첫 번째 실험실 실험은 Foucault에 의해 수행되었고 그 다음에는 Fizeau에 의해 수행되었습니다.

과학자들과 그들의 실험

빛의 속도는 1676년 O. K. Roemer가 목성 위성의 일식 사이의 시간 간격 변화를 통해 처음으로 결정되었습니다. 1728년 J. 브래들리(J. Bradley)가 별빛 수차에 대한 관찰을 바탕으로 설립했습니다. 1849년에 A.I.L.은 빛이 정확히 알려진 거리(베이스)를 이동하는 데 걸리는 시간을 기준으로 빛의 속도를 최초로 측정했습니다. 공기의 굴절률은 1과 거의 다르지 않기 때문에 지상 기반 측정은 매우 큰 값을 제공합니다. 속도에 가깝습니다.

피조의 경험

피조 실험(Fizeau Experiment)은 1851년 루이 피조(Louis Fizeau)가 수행한 움직이는 매체(몸체)에서 빛의 속도를 결정하는 실험입니다. 실험은 속도의 상대론적 추가 효과를 보여줍니다. Fizeau라는 이름은 실험실에서 빛의 속도를 결정하는 첫 번째 실험과도 관련이 있습니다.

Fizeau의 실험에서는 광원 S에서 나온 광선이 반투명 거울 3에 의해 반사되어 회전하는 톱니 디스크 2에 의해 주기적으로 차단되고 베이스 4-1(약 8km)을 통과한 다음 거울 1에서 반사되어 되돌아옵니다. 디스크에. 빛이 치아에 닿았을 때 관찰자에게 도달하지 못했으며, 치아 사이의 틈으로 떨어진 빛은 접안렌즈 4를 통해 관찰할 수 있었습니다. 알려진 디스크의 회전 속도를 기반으로 빛이 도달하는 데 걸린 시간은 다음과 같습니다. 기지를 통한 여행이 결정되었습니다. Fizeau는 c = 313300km/s 값을 얻었습니다.

푸코의 경험

1862년 J. B. L. 푸코(J. B. L. Foucault)는 1838년 D. 아르고(D. Argo)가 표현한 아이디어를 톱니형 디스크 대신 빠르게 회전하는 거울(초당 512회전)을 사용하여 구현했습니다. 거울에서 반사된 빛의 광선은 베이스를 향하고 다시 돌아올 때 특정 작은 각도로 회전할 시간이 있는 동일한 거울에 떨어졌습니다. 푸코는 밑면이 20m에 불과한 곳에서 빛의 속도가 298,000,500km/s라는 것을 발견했습니다. Fizeau와 Foucault 방법의 계획과 기본 아이디어는 빛의 속도를 결정하는 후속 작업에서 반복적으로 사용되었습니다.

회전 거울 방법(푸코 방법)에 의한 빛의 속도 결정: S – 광원; R – 빠르게 회전하는 거울; C는 중심이 회전축 R과 일치하는 고정된 오목 거울입니다(따라서 C에서 반사된 빛은 항상 R로 되돌아옵니다). M – 반투명 거울; L – 렌즈; E – 접안렌즈; RC – 정확하게 측정된 거리(기본)입니다. 점선은 빛이 경로 RC를 통과하고 뒤로 이동하는 시간 동안 변경된 위치 R과 렌즈 L을 통과하는 광선의 역방향 경로를 보여줍니다. 렌즈 L은 반사된 빔을 지점 S'에서 수집하고 지점 S'에서 수집하지 않습니다. 고정 거울 R의 경우와 마찬가지로 점 S. 빛의 속도는 변위 SS'를 측정하여 설정됩니다.

1926년 A. Michelson이 얻은 값 c = 299796 4km/s는 당시 가장 정확했으며 국제 물리량 표에 포함되었습니다. 광속 광섬유

19세기 빛의 속도 측정은 물리학에서 중요한 역할을 했으며, 빛의 파동 이론을 더욱 확증했습니다. 푸코는 1850년에 공기와 물 속에서 같은 주파수의 빛의 속도를 비교했는데, 파동 이론에 의해 예측된 바와 같이 물 속에서의 속도는 u = c/n(n)이라는 것을 보여주었습니다. 광학과 전자기학 이론 사이의 연관성도 확립되었습니다. 측정된 빛의 속도는 전자기파의 속도와 일치했으며, 이는 전하의 전자기 단위와 정전기 단위의 비율로 계산되었습니다.

현대의 빛 속도 측정에서는 현대화된 Fizeau 방법을 사용하여 기어 휠을 광선을 완전히 차단하거나 감쇠시키는 간섭 장치 또는 기타 광 변조기로 교체합니다. 방사선 수신기는 광전지 또는 광전 증배기입니다. 레이저를 광원으로 사용하고 주파수가 안정화된 초음파 변조기를 사용하고 기본 길이 측정의 정확도를 높이면 측정 오류가 줄어들고 c = 299792.5 0.15km/s 값을 얻을 수 있습니다. 알려진 염기의 통과 시간을 기준으로 빛의 속도를 직접 측정하는 것 외에도 정확도가 높은 간접적인 방법이 널리 사용됩니다.

값 "c"의 가장 정확한 측정은 일반적인 이론적인 용어와 다른 물리량의 값을 결정하는 것뿐만 아니라 실제적인 목적으로도 매우 중요합니다. 특히 그들에게. 레이더, 광학 범위, 빛 범위 및 기타 유사한 측정에서 무선 또는 광 신호의 전송 시간에 대한 거리 결정을 나타냅니다.

가벼운 범위

광거리 측정기는 수십(때로는 수백) 킬로미터의 거리를 높은 정확도(최대 수 밀리미터)로 측정할 수 있는 측지 장치입니다. 예를 들어, 거리 측정기는 지구에서 달까지의 거리를 몇 센티미터의 정확도로 측정합니다.

레이저 거리 측정기는 레이저 빔을 사용하여 거리를 측정하는 장치입니다.

빛의 속도는 1676년 올레 뢰머(Ole Roemer)가 목성의 위성 이오(Io)의 일식 사이의 시간 간격 변화로부터 처음 결정되었습니다.

우리는 9학년 때 처음으로 빛의 현상을 알게 되었습니다. 11번째에서 우리는 빛의 속도가 무엇인지에 대한 가장 흥미로운 자료를 고려하기 시작합니다.
이 현상 발견의 역사는 현상 자체만큼 흥미롭다는 것이 밝혀졌습니다.

빠르게 발전하는 무역의 필요성과 항해의 중요성이 커짐에 따라 프랑스 과학 아카데미는 지리 지도를 개선하기 시작했으며, 특히 지리적 경도를 결정하는 보다 안정적인 방법이 필요했습니다. 덴마크의 젊은 천문학자 올레 로머(Ole Roemer)는 새로운 파리 천문대에서 일하도록 초대되었습니다.

과학자들은 매일 같은 시간에 관찰되는 천체 현상을 사용하여 파리 시간과 배 탑승 시간을 결정하도록 제안했습니다. 이 현상을 통해 항해자나 지리학자는 파리 시간을 인식할 수 있었습니다. 바다나 육지 어느 곳에서나 볼 수 있는 이러한 현상은 1609년 갈릴레오가 발견한 목성의 큰 위성 4개 중 하나의 일식입니다.

위성 이오는 행성 앞을 지나가다가 그림자 속으로 뛰어들어 시야에서 사라졌습니다. 그런 다음 그는 깜박이는 등불처럼 다시 나타났습니다. 두 번의 발병 사이의 시간 간격은 42시간 28분이었습니다. 6개월 후에 동일한 측정을 수행한 결과 위성은 늦어서 이오의 궤도 주기에 대한 지식을 바탕으로 계산할 수 있는 순간보다 22분 늦게 그림자에서 모습을 드러낸 것으로 나타났습니다. 지연 시간의 잘못된 결정으로 인해 속도가 부정확한 결과를 얻습니다.

1849년 프랑스 물리학자 Armand Hippolyte Louis Fizeau는 빛의 속도를 측정하기 위해 실험실 실험을 수행했습니다. Fizeau 설치 매개변수는 다음과 같습니다. 광원과 거울은 파리 근처 피조의 아버지 집에 있었고, 거울 2는 몽마르트르에 있었다. 거울 사이의 거리는 8.66km이고 바퀴에는 720개의 이빨이 있습니다. 그것은 하강하는 무게에 의해 구동되는 시계 메커니즘의 작용에 따라 회전했습니다. 회전계와 크로노미터를 사용하여 Fizeau는 첫 번째 정전이 12.6rps의 휠 속도에서 발생했음을 발견했습니다.

광원에서 나온 빛은 회전하는 바퀴의 톱니를 통과하여 거울에서 반사되어 다시 기어 바퀴로 돌아왔습니다. 기어 휠의 톱니와 슬롯의 너비가 같고 휠의 슬롯 위치가 인접한 톱니가 차지한다고 가정해 보겠습니다. 그러면 빛이 치아에 의해 차단되어 접안렌즈가 어두워집니다. 회전 셔터 방식을 사용하여 Fizeau는 빛의 속도인 3.14.105km/s를 얻었습니다.

1879년 봄, New York Times는 다음과 같이 보도했습니다. “미국 과학의 지평에 밝은 새 별이 나타났습니다. 아나폴리스 해군사관학교를 졸업한 앨버트 마이컬슨(Albert Michelson)은 아직 27세입니다. 그는 광학 분야에서 뛰어난 성공을 거두었습니다. 그는 빛의 속도를 측정했습니다! 아카데미의 마지막 시험에서 Albert가 빛의 속도 측정에 관한 질문을 받았다는 점은 주목할 만합니다. 머지않아 마이컬슨 자신이 물리학의 역사에 빛의 속도를 측정하는 단위로 기록될 것이라고 누가 상상할 수 있었겠습니까?

마이컬슨 이전에는 소수(모두 프랑스인)만이 세상적인 수단을 사용하여 이를 측정할 수 있었습니다. 그리고 미대륙에서는 그 이전에 이 어려운 실험을 시도한 사람조차 없었습니다.

Michelson 시설은 35.4km 거리로 분리된 두 개의 산봉우리에 위치해 있습니다. 거울은 캘리포니아 산 안토니오 산에 있는 팔각형 강철 프리즘이었고, 설치물 자체는 윌슨 산에 있었습니다. 프리즘에서 반사된 후, 광선은 그것을 다시 돌려보내는 거울 시스템에 부딪혔습니다. 광선이 관찰자의 눈에 도달하려면 회전 프리즘은 빛이 앞뒤로 이동하는 동안 최소 1/8 회전을 회전할 시간을 가져야 합니다.

마이컬슨은 다음과 같이 썼습니다. “빛의 속도는 인간의 상상으로는 접근할 수 없는 범주이고, 반면에 매우 정확하게 측정할 수 있다는 사실은 빛의 정의를 연구자가 직면할 수 있는 가장 흥미로운 문제 중 하나로 만듭니다.
빛의 속도에 대한 가장 정확한 측정은 1972년 미국 과학자 K. Evenson과 그의 동료에 의해 이루어졌습니다. 레이저 측정의 주파수와 파장을 독립적으로 측정한 결과 299792456.2 ± 0.2m/s의 값을 얻었습니다.

그러나 1983년 도량형 총회에서 미터에 대한 새로운 정의가 채택되었습니다(이것은 진공 속에서 빛이 1/299,792,458초 동안 이동한 경로의 길이입니다). 따라서 진공에서 빛의 속도는 c = 299,792,458m/s와 완전히 동일합니다.

1676 - Ole Roemer - 천문학적 방법
초= 2.22.108m/초

1849년 - Louis Fizeau - 실험실 방법
초= 3.12.108m/초

1879 Albert Michelson - 실험실 방법
C= 3,001.108m/s

1983년 도량형총회
초=299792458m/초

진공 상태에서 빛의 속도는 "정확히 초당 299,792,458미터"입니다. 오늘날 우리는 이 수치의 이름을 정확하게 지정할 수 있습니다. 왜냐하면 진공에서의 빛의 속도는 레이저를 사용하여 측정한 보편적인 상수이기 때문입니다.

실험에서 이 도구를 사용할 때 결과에 ​​대해 논쟁하기는 어렵습니다. 빛의 속도가 그러한 정수로 측정되는 이유는 놀라운 일이 아닙니다. 미터의 길이는 다음 상수를 사용하여 결정됩니다. “진공에서 1의 시간 간격으로 빛이 이동하는 경로의 길이 /299,792,458초입니다.”

몇 백 년 전에는 빛의 속도에 제한이 없다고 결정했거나 적어도 가정했지만 실제로는 매우 높았습니다. 대답에 따라 그녀가 저스틴 비버의 여자친구가 될지 여부가 결정된다면 현대의 십대는 이 질문에 "빛의 속도는 우주에서 가장 빠른 것보다 약간 느립니다."라고 대답할 것입니다.

빛의 속도가 무한하다는 문제를 최초로 제기한 사람은 기원전 5세기의 철학자 엠페도클레스였습니다. 또 다른 세기 후에 아리스토텔레스는 엠페도클레스의 진술에 동의하지 않았으며 논쟁은 2,000년 이상 계속되었습니다.

네덜란드 과학자 아이작 배크만(Issac Backman)은 1629년에 빛의 속도가 어떤지 테스트하기 위한 실제 실험을 생각해낸 최초의 알려진 과학자였습니다. 레이저가 발명되기 100년 전에 살았던 Backman은 실험의 기초가 모든 기원의 폭발이어야 한다는 것을 깨달았고 그의 실험에서는 폭발성 화약을 사용했습니다.

Backman은 폭발 지점에서 서로 다른 거리에 거울을 배치하고 나중에 관찰하는 사람들에게 각 거울에 반사된 빛의 섬광에 대한 인식에 차이가 있는지 물었습니다. 짐작할 수 있듯이 실험은 "결정적이지 않았습니다." 비슷하고 더 유명한 실험은 폭발을 사용하지 않고 불과 10년 후인 1638년에 갈릴레오 갈릴레이에 의해 수행되었거나 적어도 발명되었을 수 있습니다. Backman과 마찬가지로 Galileo는 빛의 속도가 무한하지 않다고 의심했으며 그의 작품 중 일부에서는 실험의 지속을 언급했지만 손전등의 참여를 언급했습니다. 그의 실험에서(만약 그가 해본 적이 있다면!) 그는 두 개의 조명을 1마일 간격으로 배치하고 지연이 있는지 확인하려고 했습니다. 실험 결과도 결론이 나지 않았습니다. 갈릴레오가 제안할 수 있는 유일한 것은 빛이 무한하지 않다면 너무 빠르며 그렇게 작은 규모로 수행된 실험은 실패할 운명이라는 것이었습니다.

이것은 덴마크 천문학자 Olaf Roemer가 빛의 속도에 대한 진지한 실험을 시작할 때까지 계속되었습니다. 갈릴레오의 랜턴힐 실험은 로머의 실험에 비하면 고등학교 과학 프로젝트처럼 보였습니다. 그는 실험이 우주 공간에서 수행되어야 한다고 결정했습니다. 그리하여 그는 행성관측에 관심을 집중하였고, 1676년 8월 22일에 획기적인 견해를 발표하였다.

특히, 목성의 위성 중 하나를 연구하는 동안 Roemer는 일식 사이의 시간이 일년 내내 다르다는 사실을 발견했습니다(목성이 지구를 향해 움직이는지 아니면 지구에서 멀어지는지에 따라 다름). 이에 관심을 갖고 Roemer는 자신이 관찰하고 있는 달인 Io가 시야에 들어오는 시간을 주의 깊게 기록하고 그 시간을 일반적으로 예상되는 시간과 비교했습니다. 얼마 후 Roemer는 지구가 태양을 공전하면서 목성에서 멀어지는 것과 마찬가지로 이오가 시야에 들어오는 시간이 이전 기록에 기록된 시간보다 훨씬 뒤처진다는 사실을 알아냈습니다. Roemer는 거리 자체가 증가함에 따라 빛이 지구에서 목성까지의 거리를 이동하는 데 더 오랜 시간이 걸리기 때문에 이것이 바로 이론화되었습니다.

불행하게도 그의 계산은 1728년 코펜하겐 화재로 인해 유실되었습니다. 그러나 우리는 그의 동시대 사람들의 이야기와 Roemer의 계산을 작업에 사용한 다른 과학자들의 보고서를 통해 그의 발견에 대한 많은 양의 정보를 가지고 있습니다. 그 핵심은 지구의 직경과 목성의 궤도와 관련된 많은 계산을 통해 Roemer는 빛이 태양 주위를 도는 지구 궤도의 직경과 같은 거리를 이동하는 데 약 22분이 걸린다는 결론을 내릴 수 있었다는 것입니다. Christiaan Huygens는 나중에 이러한 계산을 더 이해하기 쉬운 수치로 변환하여 Roemer가 빛이 초당 약 220,000km를 이동한다고 추정한다는 것을 보여줍니다. 이 수치는 현대 데이터와 여전히 많이 다르지만 곧 다시 살펴보겠습니다.

Roemer의 대학 동료들이 그의 이론에 대해 우려를 표명했을 때, 그는 그들에게 1676년 11월 9일의 일식이 10분 후에 일어날 것이라고 침착하게 말했습니다. 이런 일이 일어났을 때 의심하는 사람들은 놀랐습니다. 왜냐하면 천체가 그의 이론을 확증해 주었기 때문입니다.

Roemer의 동료들은 그의 계산에 매우 놀랐습니다. 레이저와 인터넷이 발명되기 300년 전에 이루어졌다는 점을 고려하면 오늘날에도 빛의 속도에 대한 그의 추정은 놀라울 정도로 정확하다고 간주되기 때문입니다. 8만km는 너무 느리지만 당시의 과학기술 수준을 고려하면 그 결과는 실로 인상적이다. 더욱이 Roemer는 자신의 추측에만 의존했습니다.

더욱 놀라운 것은 속도가 너무 느린 이유는 Roemer의 계산에 있는 것이 아니라 그가 계산을 수행할 당시 지구와 목성의 궤도에 대한 정확한 데이터가 없었기 때문입니다. 이는 그 과학자가 실수를 한 것은 단지 다른 과학자들이 그만큼 똑똑하지 않았기 때문이라는 것을 의미합니다. 그래서 그가 했던 원래 계산에 기존 현대 데이터를 대입하면 빛의 속도 계산이 정확하다.

계산이 기술적으로 부정확하고 James Bradley가 1729년에 빛의 속도에 대한 보다 정확한 정의를 찾았음에도 불구하고 Roemer는 빛의 속도가 결정될 수 있음을 증명한 최초의 사람으로 역사상 기록되었습니다. 그는 지구에서 약 7억 8천만 킬로미터 떨어진 곳에 위치한 거대한 가스 공의 움직임을 관찰함으로써 이를 수행했습니다.