과학자들은 수년 동안 빛의 속도를 알아내려고 노력했지만 정확한 측정은 1970년대에 이루어졌습니다. 결국 수치는 299,792,458m/s였습니다. 최대 편차는 +/-1.2m입니다. 오늘은 변하지 않는 물리적인 단위1미터의 거리는 1/299,792,458초이므로 진공 상태에서 빛이 100cm를 이동하는 데 걸리는 시간입니다.

과학 빛의 속도를 결정하는 공식.

계산을 단순화하기 위해, 수치를 300,000,000m/s(3×108m/s)로 단순화했습니다.. 속도가이 형식으로 측정되는 학교의 물리학 과정에서 모든 사람에게 친숙합니다.

물리학에서 빛의 속도의 근본적인 역할

이 매개변수는 연구에 사용된 참조 프레임에 관계없이 주요 매개변수 중 하나입니다. 그것은 또한 중요한 파원의 움직임에 의존하지 않습니다.

불변성은 1905년 Albert Einstein에 의해 가정으로 받아들여졌습니다. 이것은 빛을 운반하는 에테르의 존재에 대한 증거를 찾지 못한 다른 과학자 Maxwell이 전자기 이론을 발전시킨 후에 나왔습니다.

인과적 영향이 빛의 속도보다 빠른 속도로 전달될 수 없다는 주장은 이제 꽤 타당한 것으로 간주됩니다.

그런데! 물리학자들은 일부 입자가 문제의 그림보다 더 빠른 속도로 이동할 수 있다는 것을 부인하지 않습니다. 그러나 그렇게 할 때 정보를 전송하는 데 사용할 수 없습니다.

역사적 참조

주제의 세부 사항을 이해하고 특정 현상이 어떻게 발견되었는지 알아보려면 일부 과학자의 실험을 연구해야 합니다. 19세기에 훗날 과학자들에게 도움이 되는 많은 발견이 이루어졌는데, 주로 전류와 자기 및 전자기 유도 현상에 관한 것이었습니다.

제임스 맥스웰의 실험

물리학자의 연구는 원거리에서 입자의 상호작용을 확인했습니다.이것은 이후 빌헬름 베버가 전자기학의 새로운 이론을 개발할 수 있게 해주었습니다. Maxwell은 또한 자기장과 전기장의 현상을 명확하게 확립하고 서로를 생성하여 전자파를 형성할 수 있음을 확인했습니다. 오늘날 전 세계 물리학자들이 여전히 사용하고 있는 "c"라는 명칭을 최초로 사용한 사람은 바로 이 과학자였습니다.

이 때문에 대부분의 연구자들은 이미 빛의 전자기적 성질에 대해 이야기하고 있었습니다. Maxwell은 전자기 여기의 전파 속도를 연구할 때 이 지수가 빛의 속도와 같다는 결론을 내렸고 한때 이 사실에 놀랐습니다.

Maxwell의 연구 덕분에 빛, 자기 및 전기는 별도의 개념이 아님이 분명해졌습니다. 이러한 요인들이 함께 빛의 특성을 결정합니다. 빛은 공간에 퍼져 있는 자기장과 전기장의 조합이기 때문입니다.

전자기파 전파의 다이어그램.

마이컬슨과 광속의 절대성을 증명한 경험

지난 세기 초에 대부분의 과학자들은 갈릴레오의 상대성 원리를 사용했는데, 이는 어떤 기준틀을 사용하든 역학의 법칙은 동일하다고 주장했습니다. 그러나 이론에 따르면 전자기파의 전파 속도는 소스가 이동함에 따라 변해야 합니다. 이것은 갈릴레오의 가정과 연구를 시작하게 된 맥스웰의 이론에 모두 반대되는 것이었다.

그 당시 대부분의 과학자들은 지표가 출처의 속도에 의존하지 않는 "에테르 이론"에 경향이 있었고 주요 결정 요인은 매체의 특성으로 간주되었습니다.

마이컬슨은 빛의 속도가 측정 방향에 의존하지 않는다는 것을 발견했습니다.

지구는 공간에서 일정한 방향으로 움직이기 때문에 빛의 속력은 속력의 합법칙에 따라 다른 방향에서 측정할 때 달라지게 된다.그러나 Michelson은 측정이 이루어진 방향에 상관없이 전자기파의 전파에 차이가 없음을 발견했습니다.

에테르 이론은 절대 크기의 존재를 설명할 수 없었고, 이는 그 오류를 훨씬 더 잘 보여주었습니다.

알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론

당시 젊은 과학자는 대부분의 연구자들의 믿음에 어긋나는 이론을 제시했습니다. 그것에 따르면 시간과 공간은 선택한 기준 프레임에 관계없이 진공에서 빛의 속도가 변하지 않는 특성을 가지고 있습니다. 이것은 빛의 전파 속도가 광원의 움직임에 의존하지 않기 때문에 Michelson의 실패한 실험을 설명했습니다.

[tds_council]아인슈타인 이론의 정확성에 대한 간접적인 확인은 "동시의 상대성"이며 그 본질은 그림에 나와 있습니다.[/tds_council]

사람의 위치가 빛의 전파에 대한 인식에 어떻게 영향을 미치는지 보여주는 예입니다.

이전에 빛의 속도를 측정한 방법

이 지표를 결정하려는 시도가 많이 있었지만 과학 발전 수준이 낮기 때문에 이전에는 그렇게 하는 것이 문제였습니다. 예를 들어 고대의 과학자들은 빛의 속도가 무한하다고 믿었지만 나중에 많은 연구자들이 이 가정에 의문을 제기하여 이를 결정하기 위한 여러 시도를 했습니다.

갈릴레오는 손전등을 사용했습니다. 광파의 전파 속도를 계산하기 위해 그와 그의 조수는 언덕에 있었고 그 사이의 거리는 정확하게 결정되었습니다. 그런 다음 참가자 중 한 명이 등불을 열었고 두 번째 참가자는 빛을 보자마자 같은 작업을 수행했습니다. 그러나 이 방법은 전파 속도가 빠르고 시간 간격을 정확하게 결정할 수 없기 때문에 실패했습니다.
덴마크의 천문학자 올라프 레머는 목성을 관찰하다가 특이한 점을 발견했습니다.지구와 목성이 궤도의 반대 지점에 있을 때 이오(목성의 위성) 일식은 행성보다 22분 늦었습니다. 이것으로부터 그는 광파의 전파 속도가 무한하지 않고 한계가 있다는 결론을 내렸습니다. 그의 계산에 따르면 인덱스는 약 220,000km/초였습니다.
Rehmer의 빛의 속도 결정.
같은 시기에 영국의 천문학자 제임스 브래들리(James Bradley)는 태양 주위의 지구의 움직임과 축을 중심으로 한 회전으로 인해 빛의 수차 현상을 발견했습니다. 그들과의 거리는 끊임없이 변합니다. 이러한 기능으로 인해 별은 매년 타원을 나타냅니다. 천문학자는 계산과 관찰을 바탕으로 속도를 계산했는데 초당 308,000km였습니다.
빛의 수차
Louis Fizeau는 실험실 실험을 통해 정확한 비율을 결정하기로 결정한 최초의 사람이었습니다. 그는 근원에서 8,633m 떨어진 곳에 거울면이 있는 유리를 설치했지만 거리가 작아 정확한 시간 계산이 불가능했다. 그런 다음 과학자는 톱니 바퀴로 주기적으로 빛을 덮는 톱니 바퀴를 넣었습니다. 휠의 속도를 변경함으로써 Fizeau는 빛이 치아 사이를 지나 다시 돌아올 시간이 없는 속도를 결정했습니다. 그는 초당 315,000km의 속도를 계산했습니다.
루이 피조의 실험.

빛의 속도 측정

이것은 여러 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 세부적으로 분류할 필요는 없으며 각각 별도의 검토가 필요합니다. 따라서 품종을 분류하는 것이 가장 쉽습니다.

천문학적 측정.. Remer 및 Bradley 방법이 가장 자주 사용되는 이유는 효과가 입증되었으며 값이 공기, 물 및 기타 환경 특성의 특성에 영향을 받지 않기 때문입니다. 우주 진공에서는 측정 정확도가 높아집니다.
캐비티 공명 또는 캐비티 효과 - 행성의 표면과 전리층 사이에서 발생하는 저주파 정상자기파 현상에 붙여진 이름이다. 특수 공식과 측정 장비의 데이터를 사용하여 공기 매체의 입자 속도 값을 계산하는 것은 어렵지 않습니다.
간섭계 - 여러 유형의 파동이 함께 추가되는 일련의 연구 방법. 이것은 전자기 및 음향 진동 모두에 대한 수많은 측정이 이루어질 수 있는 간섭 효과를 제공합니다.

특별한 장비의 도움으로 특별한 기술을 사용하지 않고도 측정을 할 수 있습니다.

FTL이 가능한가요?

상대성 이론에 따르면 물리적 입자의 속도를 초과하는 것은 인과성의 원리에 위배됩니다. 이 때문에 미래에서 과거로 또는 그 반대로 신호를 전송할 수 있습니다. 그러나 동시에 이론은 일반 물질과 상호 작용하는 동안 더 빠르게 움직이는 입자가 있을 수 있다는 것을 부인하지 않습니다.

이러한 유형의 입자를 타키온이라고 합니다. 더 빨리 움직일수록 더 적은 에너지를 운반합니다.