بحث عن سرعة الضوء

تصل سرعة الضوء في الفراغ إلى ١٨٦.٢٢٨ ميلا في الثانية، أي ٢٩٩.٧٩٢ كيلومترا في الثانية، ولا يمكن نظريا التجاوز عن سرعة الضوء. ولكن إذا افترضنا أن شخصا يمكنه السفر بسرعة الضوء، فيمكنه القيام بسبعة دورات ونصف حول الأرض في ثانية واحدة.

تجربة غاليليو لتحديد سرعة الضوء

في عام ١٦٦٧م، أجرى عالم الفلك الإيطالي غاليليو غاليلي تجربة على شخصين، حيث وضع كل منهما على تلال تبعد أقل من ميل واحد عن بعضها البعض، وحمل كل منهما فانوسا مضيئا، وقام الأول بإنارة فانوسه، وعندما رأى الثاني ضوء الفانوس، قام بإنارة فانوسه هو الآخر. لم تكن التجربة دقيقة، ولم يستطع العالم معرفة سرعة الضوء بالتحديد، حيث كانت المسافة التجريبية لغاليليو أقل من ميل، وذلك أصغر من أن ترى فرقا، لذلك كان بإمكانه فقط تحديد أن الضوء سافر على الأقل ١٠ مرات أسرع من الصوت.

محاولات أخرى لحساب سرعة الضوء

في القرن التاسع عشر، قام الفيزيائي الفرنسي هيبوليت فيزو بإرسال شعاع ضوئي على عجلة مسننة مدارة بسرعة، ووضع مرآة على بعد 5 أميال تعكس الشعاع إلى مصدره. وبتغيير سرعة العجلة، تم حساب المدة التي استغرقها الضوء للانتقال من الحفرة إلى المرآة المجاورة والعودة من خلال الفجوة، وذلك لمعرفة سرعة الضوء.

قام فيزيائي فرنسي يدعى ليون فوكو باستخدام مرآة دوارة بدلا من العجلة، وفي نفس الوقت قام آخر يدعى ألبرت ميكلسون الذي ولد في بروسيا ونشأ في الولايات المتحدة بتطوير طريقة فوكو عام 1879م باستخدام مسافة أطول ومرايا وعدسات عالية الجودة. وقد تم قياس سرعة الضوء في كلتا الطريقتين ووجد أنها تبلغ 186،355 ميل في الثانية أو 299،910 كم/ثانية، وهي أقصر قياس لسرعة الضوء تم قياسه حتى الآن.

ألبرت أينشتاين وسرعة الضوء

في عام 1905م، قام ألبرت أينشتاين بكتابة أول ورقة له عن النسبية الخاصة، وأثبت فيها أن الضوء يسافر بنفس السرعة بغض النظر عن سرعة المراقب للضوء، وحتى باستخدام القياسات الأكثر دقة، تظل سرعة الضوء هي نفسها بالنسبة للمراقب الذي لا يزال قائما على وجه الأرض، وهذا ينطبق أيضا على شخص يسافر في طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت فوق سطح الأرض.

وبالمثل على الرغم من أن الأرض تدور حول الشمس، والتي تتحرك هي نفسها حول مجرة ​​درب التبانة، وهي عبارة عن مجرة ​​تسير عبر الفضاء، فإن سرعة الضوء التي يتم قياسها من شمسنا ستكون هي نفسها سواء أكان أحدها داخل أو خارج المجرة، والخلاصة أنه طبقا لأينشتاين أن سرعة الضوء لا تختلف مع الوقت أو المكان.

ما هي السنة الضوئية

يطلق على المسافة التي يقطعها الضوء في غضون عام اسم سنة ضوئية، وهي وحدة للقياس تستخدم لقياس الوقت والمسافة، فمثلا يستغرق الضوء حوالي ثانية واحدة للوصول من القمر إلى الأرض، ويعني هذا أن المسافة بين الأرض والقمر تبلغ حوالي ثانية واحدة من الضوء، ويستغرق الضوء حوالي 8 دقائق للوصول من الشمس إلى الأرض، وبالتالي يكون البعد بين الأرض والشمس حوالي 8 دقائق ضوئية، كما يحتاج الضوء إلى حوالي 4.3 سنوات للوصول إلى الأرض من أقرب نظام نجم، ولذلك يقال إن نظام النجوم على بعد 4.3 سنوات ضوئية.

الأجرام السماوية البعيدة، بما في ذلك النجوم والأشياء الأخرى خارج مجموعتنا الشمسية، تقع على بعد من بضع سنوات ضوئية إلى بضعة مليارات من السنين الضوئية عن الأرض، وعندما يدرس الفلكيون هذه الأجسام، يرونها كما كانت في الماضي، وليس كما لو كانوا يشاهدونها الآن، وبهذا المعنى، فكل ما نراه في الكون البعيد هو بالضبط تاريخ قديم.