माध्यम सूत्र में प्रकाश की चाल क्या है? स्कूल विश्वकोश

स्कूल के दिनों से, हम जानते हैं कि आइंस्टीन के नियमों के अनुसार, प्रकाश की गति ब्रह्मांड में एक दुर्गम अधिकतम है। प्रकाश सूर्य से पृथ्वी तक 8 मिनट में यात्रा करता है, जो लगभग 150,000,000 किमी है। यह नेपच्यून 6 घंटे के बाद ही पहुंचता है, लेकिन अंतरिक्ष यानइतनी दूरियों को पार करने में दशकों लग जाते हैं। लेकिन हर कोई नहीं जानता कि प्रकाश के गुजरने के माध्यम के आधार पर गति का मूल्य काफी भिन्न हो सकता है।

प्रकाश की गति का सूत्र

निर्वात में प्रकाश की गति (c 3 * 10 8 m / s) जानने के बाद, आप इसे अन्य मीडिया में उनके अपवर्तक सूचकांक n के आधार पर निर्धारित कर सकते हैं। प्रकाश की गति का सूत्र भौतिकी से यांत्रिकी के नियमों से मिलता-जुलता है, या यों कहें, समय का उपयोग करके दूरी की परिभाषा और किसी वस्तु की गति।

उदाहरण के लिए, आइए ग्लास लें, जिसका अपवर्तनांक 1.5 है। प्रकाश की गति v = c \ n के सूत्र के अनुसार, हम पाते हैं कि इस माध्यम में गति लगभग 200,000 किमी / सेकंड के बराबर है। यदि हम एक तरल, जैसे पानी लेते हैं, तो इसमें 1.33 के अपवर्तनांक के साथ फोटॉन (प्रकाश के कण) के प्रसार की गति 226,000 किमी / सेकंड है।

वायु में प्रकाश की चाल का सूत्र

वायु भी एक माध्यम है। नतीजतन, यह तथाकथित है यदि एक वैक्यूम में फोटॉन अपने रास्ते में बाधाओं का सामना नहीं करते हैं, तो एक माध्यम में वे परमाणु कणों के उत्तेजना में कुछ समय बिताते हैं। कैसे सघन वातावरण, उतना ही अधिक समय इसी उत्साह पर व्यतीत होता है। हवा में अपवर्तनांक (n) 1.000292 है। और यह 299,792,458 मीटर/सेकेंड की सीमा से ज्यादा विचलित नहीं होता है।

अमेरिकी वैज्ञानिकों ने प्रकाश की गति को लगभग तक धीमा करने में सफलता प्राप्त की है पूर्ण शून्य. 1/299,792,458 सेकंड से अधिक। प्रकाश गति दूर नहीं कर सकता। बात यह है कि प्रकाश एक्स-रे, रेडियो तरंगों या गर्मी के समान विद्युत चुम्बकीय तरंग है। केवल तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के बीच का अंतर है।

एक दिलचस्प तथ्य एक फोटॉन में द्रव्यमान की अनुपस्थिति है, और यह इस कण के लिए समय की अनुपस्थिति को इंगित करता है। सीधे शब्दों में कहें, एक फोटॉन के लिए जो कई मिलियन, या यहां तक ​​​​कि अरबों साल पहले पैदा हुआ था, एक सेकंड का भी समय नहीं बीता है।

प्रकाश हमेशा लोगों के अस्तित्व और एक उन्नत सभ्यता के निर्माण में एक महत्वपूर्ण स्थान रखता है जिसे हम आज देखते हैं। मानव विकास के पूरे इतिहास में प्रकाश की गति ने पहले दार्शनिकों और प्रकृतिवादियों, और फिर वैज्ञानिकों और भौतिकविदों के दिमाग को उत्साहित किया है। यह हमारे ब्रह्मांड के अस्तित्व का मूलभूत स्थिरांक है।

में कई वैज्ञानिक अलग - अलग समययह पता लगाने की कोशिश की कि विभिन्न मीडिया में प्रकाश का प्रसार क्या है। उच्चतम मूल्यविज्ञान के लिए उस मूल्य की गणना थी जिसमें निर्वात में प्रकाश की गति होती है। यह लेख आपको इस मुद्दे को समझने और निर्वात में प्रकाश कैसे व्यवहार करता है, इसके बारे में बहुत सी दिलचस्प बातें सीखने में मदद करेगा।

प्रकाश और गति का प्रश्न

आधुनिक भौतिकी में प्रकाश एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि, जैसा कि यह निकला, हमारी सभ्यता के विकास में इस स्तर पर इसकी गति के मूल्य को दूर करना असंभव है। प्रकाश की गति क्या है, इसे मापने में कई साल लग गए। इससे पहले, वैज्ञानिकों ने बहुत सारे शोध किए हैं, सबसे अधिक जवाब देने की कोशिश कर रहे हैं महत्वपूर्ण सवालनिर्वात में प्रकाश की गति कितनी होती है?
पर इस पलसमय, वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि प्रकाश की गति (एसपीसी) में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

• वह स्थिर है;
• वह अपरिवर्तनीय है;
• वह अप्राप्य है;
• वह परिमित है।

टिप्पणी! विज्ञान के विकास में वर्तमान क्षण में प्रकाश की गति बिल्कुल अप्राप्य मूल्य है। भौतिकविदों की केवल कुछ धारणाएँ हैं कि किसी वस्तु का क्या होता है जो काल्पनिक रूप से प्रसार वेग मान तक पहुँचती है चमकदार प्रवाहनिर्वात में।

प्रकाश की गति

यह इतना महत्वपूर्ण क्यों है कि निर्वात में प्रकाश कितनी तेजी से यात्रा करता है? उत्तर सीधा है। आखिरकार, वैक्यूम अंतरिक्ष में है। इसलिए, यह जानने के बाद कि निर्वात में डिजिटल संकेतक में प्रकाश की गति क्या है, हम यह समझने में सक्षम होंगे कि विस्तार के माध्यम से अधिकतम संभव गति कितनी संभव है सौर प्रणालीऔर इसके बाद में।
हमारे ब्रह्मांड में प्रकाश ले जाने वाले प्राथमिक कण फोटॉन हैं। और जिस गति से निर्वात में प्रकाश गति करता है उसे निरपेक्ष मान माना जाता है।

टिप्पणी! एसआरएस प्रगति की गति को संदर्भित करता है विद्युतचुम्बकीय तरंगें. यह दिलचस्प है कि एक ही समय में प्रकाश है प्राथमिक कण(फोटॉन) और एक लहर। यह कणिका-तरंग सिद्धांत से चलता है। इसके अनुसार, कुछ स्थितियों में प्रकाश एक कण की तरह व्यवहार करता है, और अन्य में, एक लहर की तरह।

इस समय, अंतरिक्ष में प्रकाश का प्रसार (वैक्यूम) एक मौलिक स्थिरांक माना जाता है, जो संदर्भ के प्रयुक्त जड़त्वीय फ्रेम की पसंद पर निर्भर नहीं करता है। यह मान भौतिक मौलिक स्थिरांक को संदर्भित करता है। इस मामले में, सीपीसी का मूल्य सामान्य रूप से स्पेस-टाइम ज्यामिति के मूल गुणों की विशेषता है।
आधुनिक विचार सीपीसी को एक स्थिरांक के रूप में चित्रित करते हैं, जो कि सीमा है वैध मूल्यकणों की गति के लिए, साथ ही साथ उनकी बातचीत के प्रसार के लिए। भौतिकी में, इस मात्रा को लैटिन अक्षर "सी" द्वारा दर्शाया गया है।

मुद्दे के अध्ययन का इतिहास

प्राचीन काल में आश्चर्यजनक रूप से प्राचीन विचारक भी हमारे ब्रह्मांड में प्रकाश के प्रसार के बारे में सोचते थे। तब यह माना जाता था कि यह एक अनंत मूल्य है। प्रकाश की गति की भौतिक घटना का पहला अनुमान ओलाफ रेमर ने 1676 में ही दिया था। उनकी गणना के अनुसार, प्रकाश का प्रसार लगभग 220 हजार किमी / सेकंड था।

टिप्पणी! ओलाफ रेमर ने एक अनुमानित मूल्य दिया, लेकिन, जैसा कि बाद में पता चला, वास्तविक से बहुत दूर नहीं।

जिस गति से प्रकाश निर्वात में यात्रा करता है उसका सही मान ओलाफ रोमर के आधी शताब्दी के बाद ही निर्धारित किया गया था। यह फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ए.आई.एल. Fizeau ने एक विशेष प्रयोग किया।

फ़िज़ौ प्रयोग

वह इसे मापने में सक्षम था भौतिक घटनाबीम को एक परिभाषित और सटीक रूप से मापा क्षेत्र के माध्यम से यात्रा करने में लगने वाले समय को मापकर।
अनुभव इस तरह देखा:

• स्रोत एस ने एक चमकदार प्रवाह उत्सर्जित किया;
• यह दर्पण (3) से परिलक्षित होता था;
• उसके बाद, दांतेदार डिस्क (2) के माध्यम से चमकदार प्रवाह बाधित हो गया था;
• फिर इसने आधार को पार किया, जिसकी दूरी 8 किमी थी;
• उसके बाद, प्रकाश प्रवाह दर्पण (1) द्वारा परिलक्षित होता है और डिस्क पर वापस चला जाता है।

प्रयोग के दौरान, प्रकाश प्रवाह डिस्क के दांतों के बीच अंतराल में गिर गया, और इसे ऐपिस (4) के माध्यम से देखा जा सकता था। Fizeau ने डिस्क के घूमने की गति से बीम के पारित होने का समय निर्धारित किया। इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, उन्होंने c = 313,300 km/s का मान प्राप्त किया।
लेकिन यह उस शोध का अंत नहीं है जो इस मुद्दे के लिए समर्पित है। भौतिक स्थिरांक की गणना के लिए अंतिम सूत्र अल्बर्ट आइंस्टीन सहित कई वैज्ञानिकों के लिए धन्यवाद के बारे में आया।

आइंस्टीन और वैक्यूम: गणना के अंतिम परिणाम

आज, पृथ्वी पर प्रत्येक व्यक्ति जानता है कि भौतिक वस्तुओं की गति के लिए अधिकतम अनुमेय मूल्य, साथ ही किसी भी संकेत को निर्वात में प्रकाश की गति माना जाता है। इस सूचक का सटीक मूल्य लगभग 300 हजार किमी / सेकंड है। सटीक होने के लिए, निर्वात में प्रकाश की गति 299,792,458 m/s है।
सिद्धांत जिसे पार करना असंभव है दिया गया मूल्य, अतीत के प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने विशेष सापेक्षता सिद्धांत या एसआरटी में सामने रखा।

टिप्पणी! आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत को तब तक अडिग माना जाता है जब तक कि इस बात के वास्तविक प्रमाण न हों कि एक निर्वात में सीपीसी से अधिक गति से सिग्नल ट्रांसमिशन संभव है।

आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत

लेकिन आज, कुछ शोधकर्ताओं ने ऐसी घटनाओं की खोज की है जो इस तथ्य के लिए एक शर्त के रूप में काम कर सकती हैं कि आइंस्टीन के एसआरटी को बदला जा सकता है। कुछ विशेष रूप से दी गई शर्तों के तहत, सुपरल्यूमिनल वेगों की उपस्थिति को ट्रैक करना संभव है। यह दिलचस्प है कि इस मामले में सापेक्षता के सिद्धांत का उल्लंघन नहीं होता है।

आप प्रकाश से तेज क्यों नहीं चल सकते?

आज तक, में इस मुद्देकुछ "नुकसान" हैं। उदाहरण के लिए, क्यों जब सामान्य स्थितिसीपीसी स्थिरांक को दूर नहीं किया जा सकता है? स्वीकृत सिद्धांत के अनुसार, इस स्थिति में हमारी दुनिया की संरचना के मूल सिद्धांत, अर्थात् कार्य-कारण के नियम का उल्लंघन होगा। उनका तर्क है कि प्रभाव, परिभाषा के अनुसार, अपने कारण से आगे निकलने में सक्षम नहीं है। लाक्षणिक रूप से, ऐसा नहीं हो सकता है कि पहले भालू मर जाए, और उसके बाद ही उसे मारने वाले शिकारी की गोली सुनाई देगी। लेकिन यदि CPC पार हो जाती है, तो घटनाएँ उल्टे क्रम में घटित होना शुरू हो जानी चाहिए। नतीजतन, समय अपनी उलटी दौड़ शुरू कर देगा।

तो प्रकाश पुंज के प्रसार की गति क्या है?

सीपीसी क्या है, इसका सटीक मूल्य निर्धारित करने के लिए उद्धृत किए गए कई अध्ययनों के बाद, विशिष्ट संख्याएं प्राप्त की गईं। आज सी = 1,079,252,848.8 किमी/घंटा या 299,792,458 मीटर/सेकेंड। और प्लैंक इकाइयों में, इस पैरामीटर को एक के रूप में परिभाषित किया गया है। इसका मतलब है कि प्रकाश की ऊर्जा प्लैंक समय की 1 इकाई में लंबाई की 1 प्लैंक इकाई की यात्रा करती है।

टिप्पणी! ये आंकड़े केवल उन स्थितियों के लिए मान्य हैं जो निर्वात में मौजूद हैं।

लगातार मूल्य सूत्र

लेकिन भौतिकी में अधिक के लिए आसान तरीकासमस्याओं को हल करने के लिए, एक गोल मान का उपयोग किया जाता है - 300,000,000 m / s।
यह नियम है सामान्य स्थितिसभी वस्तुओं के साथ-साथ एक्स-रे, गुरुत्वाकर्षण और हमारे लिए दृश्यमान स्पेक्ट्रम की प्रकाश तरंगों से संबंधित है। इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने साबित किया है कि द्रव्यमान वाले कण प्रकाश किरण की गति तक पहुंच सकते हैं। लेकिन वे उस तक पहुंचने या उससे आगे निकलने में असमर्थ हैं।

टिप्पणी! अधिकतम चाल, प्रकाश के करीब, विशेष त्वरक में त्वरित ब्रह्मांडीय किरणों के अध्ययन में प्राप्त किया गया था।

गौरतलब है कि इस भौतिक स्थिरांकउस माध्यम पर निर्भर करता है जिसमें इसे मापा जाता है, अर्थात् अपवर्तक सूचकांक। इसलिए, इसकी वास्तविक दर आवृत्तियों के आधार पर भिन्न हो सकती है।

मौलिक स्थिरांक के मान की गणना कैसे करें

आज तक, वहाँ हैं विभिन्न तरीकेएसआरएस की परिभाषा यह हो सकता है:

• खगोलीय तरीके;
• Fizeau विधि में सुधार। यहां, गियर व्हील को एक आधुनिक मॉड्यूलेटर से बदल दिया गया है।

टिप्पणी! वैज्ञानिकों ने सिद्ध किया है कि हवा और निर्वात में सीपीसी संकेतक लगभग समान हैं। और यह लगभग 25% से भी कम पानी है।

प्रकाश पुंज के प्रसार की मात्रा की गणना के लिए निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है।

प्रकाश की गति की गणना के लिए सूत्र

यह सूत्र निर्वात गणना के लिए उपयुक्त है।

निष्कर्ष

हमारी दुनिया में प्रकाश बहुत महत्वपूर्ण है और जिस क्षण वैज्ञानिक सुपरल्यूमिनल गति के अस्तित्व की संभावना को साबित कर सकते हैं, वह हमारी परिचित दुनिया को पूरी तरह से बदल सकता है। लोगों के लिए इस खोज का क्या अर्थ होगा, इसका आकलन करना और भी मुश्किल है। लेकिन यह निश्चित रूप से एक अविश्वसनीय सफलता होगी!

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सूक्ति
शिक्षक पूछता है: बच्चे, दुनिया में सबसे तेज चीज क्या है?
तनेचका कहते हैं: शब्द सबसे तेज है। तुमने अभी कहा था कि तुम वापस नहीं आओगे।
वनेचका कहते हैं: नहीं, प्रकाश सबसे तेज है।
मैंने बस स्विच दबाया, और कमरा तुरंत हल्का हो गया।
और वोवोचका ऑब्जेक्ट: डायरिया दुनिया में सबसे तेज चीज है।
एक बार मैं इतना अधीर था कि एक शब्द भी नहीं
मेरे पास कहने का समय नहीं था, मैंने लाइट चालू नहीं की।

क्या आपने कभी सोचा है कि हमारे ब्रह्मांड में प्रकाश की गति अधिकतम, परिमित और स्थिर क्यों है? यह बहुत ही ब्याज पूछो, और तुरंत, एक स्पॉइलर के रूप में, मैं जारी करूंगा भयानक रहस्यइसका जवाब यह है कि कोई नहीं जानता कि वास्तव में ऐसा क्यों है। प्रकाश की गति ली जाती है, अर्थात। मानसिक रूप से स्वीकृतएक स्थिरांक के लिए, और इस अभिधारणा पर, साथ ही इस विचार पर कि संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेम समान हैं, अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपना निर्माण किया विशेष सिद्धांतसापेक्षता, जो अब सौ वर्षों से वैज्ञानिकों को पागल कर रही है, आइंस्टीन को दुनिया को अपनी जीभ दिखाने के लिए अनुमति देता है और अपने ताबूत में सुअर के आकार में मुस्कराहट के साथ, जिसे उन्होंने पूरी मानवता के लिए लगाया था।

लेकिन क्यों, वास्तव में, यह इतना स्थिर है, इतना अधिकतम, और ऐसा अंतिम उत्तर, कोई उत्तर नहीं है, यह केवल एक स्वयंसिद्ध है, अर्थात। एक विश्वास जो अवलोकन द्वारा समर्थित है और व्यावहारिक बुद्धि, लेकिन तार्किक या गणितीय रूप से कहीं से व्युत्पन्न नहीं। और यह संभावना है कि यह इतना सच नहीं है, लेकिन अभी तक कोई भी अपने अनुभव से इसका खंडन नहीं कर पाया है।

इस मामले पर मेरे अपने विचार हैं, उनके बारे में बाद में, लेकिन अभी के लिए, सरल तरीके से, उंगलियों पर™मैं कम से कम एक भाग का उत्तर देने का प्रयास करूंगा - प्रकाश की गति का क्या अर्थ है "स्थिर"।

नहीं, मैं आपको मानसिक प्रयोगों से नहीं भरूंगा, अगर प्रकाश की गति से उड़ने वाले रॉकेट में हेडलाइट्स चालू हो जाएं तो क्या होगा, आदि, अब यह थोड़ा हटकर विषय है।

यदि आप किसी संदर्भ पुस्तक या विकिपीडिया में देखें, तो निर्वात में प्रकाश की गति को एक मूलभूत भौतिक स्थिरांक के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो कि बिल्कुल 299 792 458 मीटर/सेकेंड के बराबर है। ठीक है, यानी, लगभग 300,000 किमी / सेकंड के बारे में बोलते हुए, लेकिन अगर बिल्कुल सही- 299,792,458 मीटर प्रति सेकेंड।

ऐसा प्रतीत होता है, इतनी सटीकता कहाँ से आती है? कोई भी गणितीय या भौतिक स्थिरांक, जो कुछ भी आप लेते हैं, यहां तक ​​कि पाई, यहां तक ​​कि एक प्राकृतिक लघुगणक का आधार भी इ, भले ही गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक G, या प्लैंक स्थिरांक एच, हमेशा कुछ शामिल करें दशमलव बिंदु के बाद की संख्या. पाई पर, इन दशमलव स्थानों को वर्तमान में लगभग 5 ट्रिलियन (हालांकि कोई भी) के बारे में जाना जाता है भौतिक अर्थ, केवल पहले 39 अंक हैं), गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को आज G ~ 6.67384(80)x10 -11, और प्लैंक स्थिरांक के रूप में परिभाषित किया गया है एच~ 6.62606957 (29)x10-34।

निर्वात में प्रकाश की चाल होती है चिकना 299,792,458 m/s, एक सेंटीमीटर अधिक नहीं, एक नैनोसेकंड कम नहीं। क्या आप जानना चाहते हैं कि इतनी सटीकता कहां से आती है?

यह सब हमेशा की तरह प्राचीन यूनानियों के साथ शुरू हुआ। विज्ञान, जैसे, शब्द के आधुनिक अर्थों में, उनका अस्तित्व नहीं था। दार्शनिकों प्राचीन ग्रीसइसलिए उन्हें दार्शनिक कहा जाता था, क्योंकि पहले तो उन्होंने अपने दिमाग में किसी तरह की बकवास का आविष्कार किया, और फिर तार्किक निष्कर्ष (और कभी-कभी वास्तविक) की मदद से शारीरिक प्रयोग) इसे साबित करने या इसे अस्वीकृत करने का प्रयास किया। हालांकि, वास्तविक जीवन के भौतिक माप और घटना के उपयोग को उनके द्वारा "द्वितीय श्रेणी" साक्ष्य के रूप में माना जाता था, जिसकी तुलना सीधे सिर से प्राप्त प्रथम श्रेणी के तार्किक निष्कर्षों से नहीं की जा सकती है।

प्रकाश की अपनी गति के अस्तित्व के बारे में सोचने वाले पहले दार्शनिक एम्पिडोकल्स हैं, जिन्होंने कहा कि प्रकाश गति है, और गति में गति होनी चाहिए। अरस्तू ने उनका विरोध किया, जिन्होंने तर्क दिया कि प्रकाश केवल प्रकृति में किसी चीज की उपस्थिति है, और यही वह है। और कुछ भी नहीं चल रहा है। लेकिन यह अधिक है! यूक्लिड और टॉलेमी इसलिए वे आम तौर पर मानते थे कि प्रकाश हमारी आंखों से निकलता है, और फिर वस्तुओं पर पड़ता है, और इसलिए हम उन्हें देखते हैं। संक्षेप में, प्राचीन यूनानी गूंगे थे जैसा कि वे कर सकते थे, जब तक कि वे उसी प्राचीन रोमियों द्वारा विजय प्राप्त नहीं कर लेते।

मध्य युग में, अधिकांश वैज्ञानिक यह मानते रहे कि प्रकाश की गति अनंत थी, उनमें से, कहते हैं, डेसकार्टेस, केपलर और फ़र्मेट थे।

लेकिन कुछ, जैसे गैलीलियो, का मानना ​​​​था कि प्रकाश की गति होती है, जिसका अर्थ है कि इसे मापा जा सकता है। गैलीलियो का अनुभव व्यापक रूप से जाना जाता है, जिसने एक सहायक पर एक दीपक जलाया और चमकता था जो गैलीलियो से कई किलोमीटर दूर था। प्रकाश को देखकर, सहायक ने अपना दीपक जलाया और गैलीलियो ने इन क्षणों के बीच की देरी को मापने की कोशिश की। स्वाभाविक रूप से, वह सफल नहीं हुआ, और अंत में उसे अपने लेखन में लिखने के लिए मजबूर किया गया कि यदि प्रकाश की गति है, तो यह बहुत बड़ा है और इसे मानव प्रयासों से नहीं मापा जा सकता है, और इसलिए इसे अनंत माना जा सकता है।

प्रकाश की गति का पहला प्रलेखित माप 1676 में डेनिश खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर को दिया गया है। इस वर्ष तक, खगोलविद, उसी गैलीलियो की दूरबीनों से लैस, बृहस्पति के उपग्रहों को पराक्रम और मुख्य के साथ देख रहे थे और यहां तक ​​कि उनके घूर्णन की अवधि की गणना भी कर रहे थे। वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया है कि बृहस्पति के सबसे नजदीक चंद्रमा आईओ की घूर्णन अवधि लगभग 42 घंटे है। हालाँकि, रोमर ने देखा कि कभी Io बृहस्पति के पीछे से 11 मिनट पहले और कभी-कभी 11 मिनट देर से दिखाई देता है। जैसा कि यह निकला, Io उन अवधियों में पहले दिखाई देता है जब पृथ्वी, सूर्य के चारों ओर घूमते हुए, बृहस्पति के पास पहुँचती है न्यूनतम दूरी, और 11 मिनट पीछे रह जाता है जब पृथ्वी कक्षा के विपरीत स्थान पर होती है, जिसका अर्थ है कि यह बृहस्पति से दूर है।

व्यास को मूर्खता से विभाजित करना पृथ्वी की कक्षा(और उस समय वह पहले से ही कमोबेश ज्ञात था) 22 मिनट के लिए, रोमर ने प्रकाश की गति 220,000 किमी / सेकंड प्राप्त की, लगभग एक तिहाई सही मूल्य से चूक गए।

1729 में, अंग्रेजी खगोलशास्त्री जेम्स ब्रैडली ने अवलोकन किया लंबन(मामूली स्थान विचलन) सितारे एटामिन (ड्रैगन गामा) ने प्रभाव खोला प्रकाश का विचलन, अर्थात। सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति के कारण आकाश में हमारे निकटतम तारों की स्थिति में परिवर्तन।

ब्रैडली द्वारा खोजे गए प्रकाश विपथन के प्रभाव से, यह भी अनुमान लगाया जा सकता है कि प्रकाश की एक सीमित प्रसार गति है, जिसे ब्रैडली ने जब्त कर लिया, इसकी गणना लगभग 301,000 किमी / सेकंड है, जो पहले से ही 1% की सटीकता के भीतर है। आज ज्ञात मूल्य।

फिर अन्य वैज्ञानिकों द्वारा किए गए सभी स्पष्ट मापों का पालन किया गया, लेकिन चूंकि यह माना जाता था कि प्रकाश एक लहर है, और लहर अपने आप प्रचार नहीं कर सकती है, इसलिए कुछ "चिंतित" होने की जरूरत है, एक के अस्तित्व का विचार " चमकदार ईथर" उत्पन्न हुआ, जिसका पता लगाना बुरी तरह विफल रहा अमेरिकी भौतिक विज्ञानीअल्बर्ट माइकलसन। उन्होंने किसी भी चमकदार ईथर की खोज नहीं की, लेकिन 1879 में उन्होंने प्रकाश की गति को 299 910 ± 50 किमी/सेकेंड तक निर्दिष्ट किया।

लगभग उसी समय, मैक्सवेल ने विद्युत चुंबकत्व के अपने सिद्धांत को प्रकाशित किया, जिसका अर्थ है कि न केवल प्रकाश की गति को सीधे मापना संभव हो गया, बल्कि इसे विद्युत और चुंबकीय पारगम्यता के मूल्यों से प्राप्त करना भी संभव हो गया, जो कि परिशोधन द्वारा किया गया था। 1907 में प्रकाश की गति का मान 299,788 किमी/सेकंड हो गया।

अंत में, आइंस्टीन ने घोषणा की कि निर्वात में प्रकाश की गति एक स्थिर है और किसी भी चीज़ पर निर्भर नहीं करती है। इसके विपरीत, बाकी सब कुछ वेग और खोज का जोड़ है सही प्रणालीगिनती, समय के फैलाव के प्रभाव और उच्च गति पर चलते समय दूरियों में परिवर्तन, और कई अन्य सापेक्ष प्रभाव प्रकाश की गति पर निर्भर करते हैं (क्योंकि यह सभी सूत्रों में एक स्थिरांक के रूप में शामिल है)। संक्षेप में, दुनिया में सब कुछ सापेक्ष है, और प्रकाश की गति वह मूल्य है जिसके सापेक्ष हमारी दुनिया में अन्य सभी चीजें सापेक्ष हैं। यहाँ, शायद, लोरेंत्ज़ को हथेली दी जानी चाहिए, लेकिन हम व्यापारी नहीं बनें, आइंस्टीन आइंस्टीन हैं।

इस स्थिरांक के मूल्य का सटीक निर्धारण पूरे 20वीं शताब्दी में जारी रहा, हर दशक के साथ वैज्ञानिकों ने अधिक से अधिक पाया है दशमलव बिंदु के बाद अंकप्रकाश की गति से, जब तक कि उनके सिर में अस्पष्ट संदेह न बनने लगे।

अधिक से अधिक सटीक रूप से निर्धारित करते हुए कि वैक्यूम प्रकाश प्रति सेकंड कितने मीटर यात्रा करता है, वैज्ञानिक आश्चर्यचकित होने लगे, हम सभी मीटर में क्या माप रहे हैं? आखिरकार, एक मीटर कुछ प्लैटिनम-इरिडियम स्टिक की लंबाई है जिसे कोई पेरिस के पास किसी संग्रहालय में भूल गया!

और पहले तो मानक मीटर लगाने का विचार बहुत अच्छा लगा। गज, पैर और अन्य तिरछी थाह से पीड़ित न होने के लिए, 1791 में फ्रांसीसी ने दूरी के दस मिलियनवें हिस्से की लंबाई के मानक उपाय के रूप में लेने का फैसला किया। उत्तरी ध्रुवभूमध्य रेखा के साथ पेरिस से गुजरने वाली भूमध्य रेखा तक। उन्होंने उस समय उपलब्ध सटीकता के साथ इस दूरी को मापा, प्लैटिनम-इरिडियम (अधिक सटीक, पहले पीतल, फिर प्लैटिनम, और उसके बाद प्लैटिनम-इरिडियम) मिश्र धातु से एक छड़ी डाली और इसे वजन और माप के इसी पेरिस के कक्ष में रखा , एक नमूने के रूप में। आप जितना आगे बढ़ते हैं, उतना ही यह स्पष्ट होता जाता है कि पृथ्वी की सतहबदल रहा है, महाद्वीप विकृत हो रहे हैं, मेरिडियन शिफ्ट हो रहे हैं और उन्होंने एक दस लाखवां हिस्सा बनाया है, और उन्होंने मीटर के रूप में पेरिस के "मकबरे" के क्रिस्टल ताबूत में निहित छड़ी की लंबाई पर विचार करना शुरू किया।

इस तरह की मूर्तिपूजा एक वास्तविक वैज्ञानिक के अनुरूप नहीं है, यह आपके लिए रेड स्क्वायर नहीं है (!), और 1960 में मीटर की अवधारणा को पूरी तरह से स्पष्ट परिभाषा में सरल बनाने का निर्णय लिया गया था - एक मीटर बिल्कुल 1,650,763.73 तरंग दैर्ध्य के बराबर है जो उत्सर्जित करता है के बीच इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण उर्जा स्तर 2p10 और 5d5 निर्वात में क्रिप्टन-86 तत्व के अप्रकाशित समस्थानिक का। अच्छा, कितना स्पष्ट?

यह 23 वर्षों तक चला, जबकि निर्वात में प्रकाश की गति को बढ़ती सटीकता के साथ मापा गया, 1983 में अंत में यह सबसे जिद्दी प्रतिगामी पर भी सामने आया कि प्रकाश की गति सबसे सटीक और आदर्श स्थिर है, न कि किसी प्रकार की क्रिप्टन के एक समस्थानिक का। और सब कुछ उल्टा करने का निर्णय लिया गया (अधिक सटीक रूप से, यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो सब कुछ ठीक उल्टा करने का निर्णय लिया गया था), अब प्रकाश की गति साथएक वास्तविक स्थिरांक है, और मीटर वह दूरी है जो प्रकाश निर्वात में (1/299,792,458) सेकंड में तय करता है।

प्रकाश की गति का वास्तविक मूल्य आज भी परिष्कृत किया जा रहा है, लेकिन जो दिलचस्प है वह यह है कि प्रत्येक नए अनुभव के साथ, वैज्ञानिक प्रकाश की गति नहीं, बल्कि मीटर की सही लंबाई निर्दिष्ट करते हैं। और आने वाले दशकों में प्रकाश की गति जितनी अधिक सटीक होगी, हमें अंततः उतना ही सटीक मीटर मिलेगा।

और इसके विपरीत नहीं।

खैर, अब वापस हमारी भेड़ों के पास। हमारे ब्रह्मांड के निर्वात में प्रकाश की गति अधिकतम, परिमित और स्थिर क्यों है? मैं इसे इस तरह समझता हूं।

हर कोई जानता है कि धातु में ध्वनि की गति, और वास्तव में लगभग किसी भी ठोस शरीर में, हवा में ध्वनि की गति से बहुत अधिक होती है। इसे जांचना बहुत आसान है, बस अपना कान रेल की ओर लगाएं, और आप हवा के माध्यम से आने वाली ट्रेन की आवाज़ बहुत पहले सुन सकते हैं। ऐसा क्यों? जाहिर है, ध्वनि अनिवार्य रूप से वही है, और इसके प्रसार की गति माध्यम पर निर्भर करती है, इसके अणुओं के विन्यास पर, इसके घनत्व पर, इसके पैरामीटर पर। क्रिस्टल लैटिस- माध्यम की वर्तमान स्थिति से संक्षेप में जिसके माध्यम से ध्वनि प्रसारित होती है।

और यद्यपि एक चमकदार ईथर के विचार को लंबे समय से त्याग दिया गया है, वैक्यूम जिसके माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें फैलती हैं वह बिल्कुल पूर्ण नहीं है, भले ही यह हमें कितना खाली लग सकता है।

मुझे एहसास है कि सादृश्य थोड़ा दूर की कौड़ी है, है ना? उंगलियों पर™वही! एक सुलभ सादृश्य के रूप में, और किसी भी तरह से भौतिक कानूनों के एक सेट से दूसरे में सीधे संक्रमण के रूप में, मैं आपको केवल यह कल्पना करने के लिए कहता हूं कि विद्युत चुम्बकीय (और सामान्य रूप से, कोई भी, ग्लूऑन और गुरुत्वाकर्षण सहित) कंपन के प्रसार की गति, जैसे रेल में, स्टील में ध्वनि की गति "सिलना" होती है। यहीं से हम डांस करते हैं।

यूपीडी: वैसे, मैं "पाठकों को तारांकन के साथ" कल्पना करने का सुझाव देता हूं कि प्रकाश की गति "कठिन वैक्यूम" में स्थिर रहती है या नहीं। उदाहरण के लिए, यह माना जाता है कि 10 30 K के तापमान के क्रम की ऊर्जाओं पर, वैक्यूम केवल आभासी कणों के साथ उबलना बंद कर देता है, लेकिन "उबालना" शुरू हो जाता है, अर्थात। अंतरिक्ष का ताना-बाना टूट रहा है, प्लैंक मान धुंधले हो गए हैं और अपना भौतिक अर्थ खो रहे हैं, इत्यादि। क्या ऐसे निर्वात में प्रकाश की गति अभी भी होगी सी, या यह अत्यधिक गति पर लोरेंत्ज़ गुणांक जैसे सुधारों के साथ "सापेक्ष निर्वात" के एक नए सिद्धांत की शुरुआत को चिह्नित करेगा? मुझे नहीं पता, मुझे नहीं पता, समय बताएगा ...

अधिकांश फ्रीवे पर गति सीमा 90 से 110 किलोमीटर के बीच है। हालाँकि बाहरी अंतरिक्ष के निर्वात में सड़क के संकेत नहीं हैं, वहाँ भी गति सीमा है - यह 1080000000 किलोमीटर प्रति घंटा है।

प्रकृति में उच्चतम गति

यह प्रकृति में प्रकाश की उच्चतम गति है। वैज्ञानिक आमतौर पर प्रकाश की गति को किलोमीटर प्रति सेकंड - 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड में देते हैं। प्रकाश फोटॉन से बना होता है। यह वे हैं जो इतनी पागल गति से उड़ सकते हैं।

अजीबोगरीब कण - फोटोन

वैज्ञानिक फोटॉन कण कहते हैं। लेकिन ये बहुत ही अजीबोगरीब कण हैं। उनके पास कोई आराम द्रव्यमान नहीं है, यानी सामान्य अर्थों में उनका कोई वजन नहीं होता है। ऐसी वास्तविक चीज़ की कल्पना करना कठिन है जो शुद्ध ऊर्जा होगी और जिसमें पदार्थ का एक भी दाना नहीं होगा। फोटॉन एक ऐसी वास्तविकता है। फोटॉन की सीमित गति की तुलना उन गति से करें जिन्हें हम उच्च मानने के आदी हैं।

प्रकाश की गति से उड़ने वाले अंतरिक्ष यान में नहीं होता रैखिक आयाम. उदाहरण के लिए, पायनियर रॉकेट को लें, जिसे सौर मंडल के बाहर उड़ने के लिए बनाया गया था। तो, सौर मंडल को छोड़कर, "पायनियर" की गति 60 किलोमीटर प्रति सेकंड थी। इतना खराब भी नहीं! वह न्यूयॉर्क से सैन फ्रांसिस्को की दूरी डेढ़ मिनट में तय कर सकता था। लेकिन 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की एक फोटॉन की गति की तुलना में, पायनियर की गति घोंघे की गति की तरह दिखती है। या फिर देखते हैं कि सूर्य अंतरिक्ष में कितनी तेजी से घूमता है।

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तारे क्यों चमकते हैं?

जब आप इस वाक्य को पढ़ रहे होते हैं, तो सूर्य, पृथ्वी और हमारे सौर मंडल के अन्य आठ ग्रह 230 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से हिंडोला घोड़ों की तरह मिल्की वे के चारों ओर दौड़ रहे हैं (जबकि हम खुद यह बिल्कुल भी नोटिस नहीं करते हैं कि हम उड़ रहे हैं) इतनी अविश्वसनीय गति के साथ)। लेकिन प्रकाश की गति की तुलना में यह विशाल गति भी बहुत कम है और इसकी मात्रा लगभग एक प्रतिशत है।

प्रकाश और वस्तुओं की गति

यदि आप किसी साधारण वस्तु को प्रकाश की गति के बारे में गति देते हैं, तो उसमें असाधारण रोमांच होने लगेंगे। जब शरीर ऐसी गति तक पहुँचता है, तो प्रेक्षक वस्तु के रैखिक आयामों और द्रव्यमान में परिवर्तन को नोटिस करेगा। समय भी बदलने लगेगा। 90 प्रतिशत प्रकाश की गति से यात्रा करने वाला एक अंतरिक्ष यान लगभग आधा सिकुड़ जाएगा। बढ़ती गति के साथ, यह तब तक और कम होता जाएगा जब तक कि यह प्रकाश की गति तक पहुँचने पर अपने रैखिक आयामों को पूरी तरह से खो नहीं देता।

मनुष्य हमेशा से प्रकाश की प्रकृति में रुचि रखता है, जैसा कि मिथकों, किंवदंतियों, दार्शनिक विवादों और वैज्ञानिक टिप्पणियों से पता चलता है जो हमारे पास आए हैं। प्रकाश हमेशा प्राचीन दार्शनिकों की चर्चा का एक अवसर रहा है, और इसका अध्ययन करने का प्रयास यूक्लिडियन ज्यामिति के उद्भव के समय भी किया गया था - 300 वर्ष ईसा पूर्व। तब भी यह ज्ञात था कि प्रकाश का सीधा प्रसार, आपतन और परावर्तन के कोणों की समानता, प्रकाश के अपवर्तन की घटना, इंद्रधनुष के कारणों पर चर्चा की गई थी। अरस्तू का मानना ​​​​था कि प्रकाश की गति असीम रूप से महान है, और इसलिए, तार्किक रूप से, प्रकाश चर्चा के अधीन नहीं है। एक विशिष्ट मामला जब समस्या उत्तर को उसकी गहराई में समझने के युग से आगे है।

लगभग 900 साल पहले, एविसेना ने सुझाव दिया था कि प्रकाश की गति कितनी भी बड़ी क्यों न हो, इसका अभी भी एक सीमित मूल्य है। यह मत केवल उनका ही नहीं था, बल्कि कोई भी इसे प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध करने में सक्षम नहीं था। शानदार गैलीलियो गैलीली ने समस्या की यंत्रवत समझ का एक प्रयोग प्रस्तावित किया: दो लोग, एक दूसरे से कई किलोमीटर की दूरी पर खड़े होकर, लालटेन का शटर खोलकर संकेत देते हैं। जैसे ही दूसरा प्रतिभागी पहले लैंप से प्रकाश देखता है, वह अपना शटर खोलता है और पहला प्रतिभागी प्रतिक्रिया प्रकाश संकेत प्राप्त करने का समय तय करता है। फिर दूरी बढ़ती है और सब कुछ दोहराता है। विलंब में वृद्धि को ठीक करने और इसी आधार पर प्रकाश की गति की गणना करने की अपेक्षा की गई थी। प्रयोग कुछ भी नहीं समाप्त हुआ, क्योंकि "सब कुछ अचानक नहीं था, लेकिन बहुत तेज़ था।"

1676 में निर्वात में प्रकाश की गति को मापने वाले पहले खगोलविद ओले रेमर थे - उन्होंने गैलीलियो की खोज का लाभ उठाया: उन्होंने 1609 में चार की खोज की जिसमें दो उपग्रह ग्रहणों के बीच का समय अंतर आधे साल के लिए 1320 सेकंड था। रोमर ने अपने समय की खगोलीय जानकारी का उपयोग करके प्रकाश की गति का मान 222,000 किमी प्रति सेकंड के बराबर प्राप्त किया। यह आश्चर्यजनक निकला कि माप की विधि अपने आप में अविश्वसनीय रूप से सटीक है - बृहस्पति के व्यास पर अब ज्ञात डेटा का उपयोग करना और उपग्रह के धुंधला होने में देरी का समय आधुनिक स्तर पर एक निर्वात में प्रकाश की गति देता है अन्य तरीकों से प्राप्त मूल्य।

सबसे पहले, रोमर के प्रयोगों का केवल एक ही दावा था - सांसारिक साधनों द्वारा माप करना आवश्यक था। लगभग 200 वर्ष बीत चुके हैं, और लुई फ़िज़ौ ने एक सरल स्थापना का निर्माण किया जिसमें प्रकाश की एक किरण एक दर्पण से 8 किमी से अधिक की दूरी पर परावर्तित हुई और वापस आ गई। सूक्ष्मता यह थी कि यह सड़क के साथ-साथ कॉगव्हील की गुहाओं से होकर गुजरता था, और यदि पहिया के घूमने की गति बढ़ा दी जाती है, तो वह क्षण आएगा जब प्रकाश दिखाई नहीं देगा। बाकी तकनीक का मामला है। माप परिणाम 312,000 किमी प्रति सेकंड है। अब हम देखते हैं कि फ़िज़ौ सच्चाई के और भी करीब था।

प्रकाश की गति को मापने में अगला कदम फौकॉल्ट द्वारा बनाया गया, जिन्होंने गियर व्हील को बदल दिया। इससे स्थापना के आयामों को कम करना और माप सटीकता को 288,000 किमी प्रति सेकंड तक बढ़ाना संभव हो गया। फौकॉल्ट का प्रयोग भी कम महत्वपूर्ण नहीं था, जिसमें उन्होंने एक माध्यम में प्रकाश की गति निर्धारित की। ऐसा करने के लिए, सेटअप के दर्पणों के बीच पानी के साथ एक पाइप रखा गया था। इस प्रयोग में, अपवर्तनांक के आधार पर, एक माध्यम में प्रकाश के प्रसार के दौरान प्रकाश की गति में कमी को स्थापित किया गया था।

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में माइकलसन का समय आया, जिन्होंने अपने जीवन के 40 वर्ष प्रकाश के क्षेत्र में मापन के लिए समर्पित कर दिए। उनके काम की सबसे महत्वपूर्ण उपलब्धि वह स्थापना थी जिस पर उन्होंने एक निर्वात में प्रकाश की गति को एक खाली जगह का उपयोग करके मापा धातु पाइपएक मील से अधिक लंबा। माइकलसन की अन्य मौलिक उपलब्धि इस तथ्य का प्रमाण थी कि किसी भी तरंग दैर्ध्य के लिए निर्वात में प्रकाश की गति समान होती है और, एक आधुनिक मानक के रूप में, 299792458+/- 1.2 m/s है। इस तरह के माप संदर्भ मीटर के अद्यतन मूल्यों के आधार पर किए गए थे, जिसकी परिभाषा को 1983 से एक अंतरराष्ट्रीय मानक के रूप में अनुमोदित किया गया है।

समझदार अरस्तू गलत थे, लेकिन इसे साबित करने में लगभग 2000 साल लग गए।