В прошлый раз мы говорили об измерении расстояний в космосе. Астрономические единицы, парсеки, световые годы… И говоря о последних, упоминали про скорость света – примерно 300 000 км/с. Величина просто невообразимая в наших масштабах. Такую скорость вручную не измеришь, не так ли? Так как тогда люди смогли ее определить?
Началось все еще в древности: тогда многие ученые считали скорость света бесконечной и многие столетия к этому вопросу особо не возвращались. Но в первой половине XVII в. Галилео Галилей решил провести измерения скорости света. Галилей предложил следующий эксперимент: он стоял на одном из холмов с фонарем в руках, а его помощник с другим фонарем взбирался на другой холм, далеко-далеко от Галилея. И они должны были подавать друг другу сигналы то открывая, то закрывая створку фонариков. Все знают формулу:
v = S/t,
где S - это расстояние, t - время, а v - собственно, скорость, которую мы ищем.
И Галилей думал, что если расстояние между холмами будет достаточно большим, то ему удастся заметить хотя бы какую-нибудь задержку между моментом, когда он закрыл створку, а его напарник еще нет.
Но не срослось: скорость была слишком велика, а расстояние – слишком мало. Поэтому Галилей пришел к выводу, что скорость либо правда бесконечна, либо о-о-очень велика. На том и порешили.
Но уже спустя почти полвека Олаф Рёмер заметил, что когда Земля удаляется от Юпитера, затмение Юпитером его спутника задерживается. Подумав об этом, Рёмер пришел к выводу, что скорость света все же имеет предел и даже провел грубые расчеты. (Правда, в силу определенных причин еще полвека научное сообщество не принимало эту идею.)
XIX век (и первая половина XX века заодно) в сфере измерения скорости света ознаменовался ростом точности этих самых измерений. Так, если Рёмер предположил, что скорость света равна приблизительно 220 000 км/с, то в XIX в. исследователи (А. И. Л. Физо, Ф. Араго, Л. Фуко и др.) установили скорость света в пределах 299 000 – 313 300 км/с, то если в пределах вполне узнаваемых для наших нынешних преставлений. Все последующие годы были потрачены на уточнение этой величины.
Итогом стало решение XV Генеральной конференции по мерам и весам 1975 года, которое сообщало: скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с с абсолютной погрешностью 1,2 м/с. Точнее уже не получалось вычислить из-за… метра! Эталонный метр в палате мер и весов естественно имел определенную, минимальную с бытовой точки зрения, но погрешность. Кроме того, из курса физики мы знаем, что тела при нагревании расширяются, а при охлаждении – сжимаются. И именно эти микроскопические изменения давали ту самую погрешность в измерении скорости света. В итоге ученые подумали и решили – метр будем мерить через скорость света. И с 1983 г. метр – это не Х-образный брусок платины, а длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды. Такие дела.
Подводя итоги: люди издавна понимали, что скорость света – это очень большая величина, однако если в Античности и долгое время после этого скорость света считалась величиной бесконечной, то уже в Новом времени мнения разделились. Благодаря пытливости, наблюдательности и находчивости были найдены подтверждения тому, что скорость света конечна. Итогом стали эксперименты XIX-XX вв., установившие скорость света, равную 299 792 458 м/с или (округляя) 300 000 км/с.