جنرال لواء

اكتشاف أولي رومر لسرعة الضوء


هناك شيء ما حول سرعة الضوء سيبقى دائمًا مفتونًا بنا. ربما يرجع السبب في ذلك إلى أن البشر لا يحبون فكرة حد السرعة العالمي أو أن شيئًا ما يبدو سريع الزوال مثل الضوء يمكن أن يكون له صفات مثل السرعة.

مهما كان ، فهو شيء حتى الأقل ميلًا علميًا إلى معرفة شيء عنه وهذا يرجع إلى حد كبير إلى عمل أولي رومر ، الذي أجرى أول تقدير حقيقي لسرعة الضوء.

من هو أولي رومر؟

كان أولي رومر نجل تاجر دنماركي متواضع في آرهوس ، الدنمارك. ولد رومر عام 1644 ، وأرسل إلى جامعة كوبنهاغن في سن 18 ودرس الرياضيات وعلم الفلك تحت إشراف راسموس بارثولين.

استمر رومر في تعليم الابن الأكبر للملك الفرنسي لويس الرابع عشر ، وأصبح عنصرًا أساسيًا في المجتمع العلمي الفرنسي في ذلك الوقت ، حيث كان يقدم بانتظام أوراقًا حول مجموعة متنوعة من الموضوعات.

حظي عمله في مجال الآلات والميكانيكا باحترام كبير من قبل أقرانه في جميع أنحاء أوروبا ، وعاش في المرصد الذي تم تشييده حديثًا في ذلك الوقت في باريس ، حيث مكث حتى مغادرته فرنسا في عام 1681 لتولي منصب أستاذ في جامعة كوبنهاغن.

كان اكتشافه لسرعة الضوء من قبيل الصدفة البحتة لعمله الآخر ، لكنه أحد موروثاته الدائمة.

ما الذي كان معروفًا عن الضوء في زمن رومر؟

كانت الطبيعة الدقيقة للضوء قبل عام 1676 موضوعًا مثيرًا للجدل ، حيث تعود إلى الوراء ، كما تفعل كل الأشياء العلمية عادةً ، إلى الإغريق القدماء.

كان أرسطو والفيلسوف وعالم الرياضيات هيرون أول من اقترح أن الضوء ينتشر على الفور ، مما يجعل سرعة الضوء غير محدودة.

بدأ هذا علميًا ذهابًا وإيابًا على مر القرون مع كل عقل علمي مشهور في كل من المجتمعات الغربية والإسلامية يجازف برأي حول طبيعة وسرعة الضوء.

كان جاليليو أقرب معاصر لرومر لمحاولة قياس سرعة الضوء ، لكنه لم ينجح بسبب المسافة القصيرة نسبيًا التي كان يقيس بها وعدم وجود ساعة دقيقة كافية للقياس بها.

الكلمة الأخيرة حول سرعة الضوء في الوقت الذي جعل رومر اكتشافه تنتمي إلى ديكارت ، الذي جادل بشكل مقنع من أجل الانتشار الفوري للضوء ، مما يجعل سرعة الضوء غير محدودة وغير محدودة.

اكتشاف رومر لسرعة الضوء

جاء اكتشاف رومر نتيجة لعمله الفلكي ، بناءً على أعمال غاليليو السابقة. تم اكتشاف القمر الجليل لكوكب المشتري ، آيو ، الذي تم اكتشافه في عام 1610 ، على نطاق واسع من قبل علماء الفلك ، لدرجة أن الفترة المدارية حول كوكب المشتري كانت معروفة لعلماء الفلك في ذلك الوقت.

صنع مدارًا كاملاً حول كوكب المشتري في 1.759 يومًا فقط ، وأجرى رومر تسجيلات دقيقة لمدار آيو حول كوكب المشتري كجزء من عمله. كانت هذه السجلات هي التي حملت مفتاح اكتشاف رومر.

في كل فترة مدارية ، سيخسر المشتري أيو لعدة دقائق لمراقب على الأرض. عندما سجل رومر طول كل خسوف ، لاحظ وجود نمط غريب.

عندما كانت الأرض تتحرك نحو كوكب المشتري ، فإن وقت بدء كسوف أيو سيأتي مبكرًا وقبل ذلك حتى أقرب مسافة بين الأرض والمشتري ، وبعد ذلك سيكون وقت بدء خسوف أيو متأخرًا ولاحقًا حتى تكون الأرض في أبعد نقطة لها. كوكب المشتري ، وعندها سيتكرر النمط.

عرف رومر أن موضع الأرض ليس له أي تأثير على طول الفترة المدارية لآيو ، لذلك كان على شيء آخر أن يفسر الاختلاف الذي كان يراه في أوقات البدء المسجلة للكسوف.

عندها أدرك رومر أن ما كان يراه هو الفرق في الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر بين آيو والأرض.

مع اقتراب الأرض من المشتري ، كان للضوء مسافة أقل للسفر ، وعندما ابتعدت الأرض عن المشتري ، كان على الضوء أن يسافر لمسافة أبعد. استغرق الأمر مسافة غير عادية بين الأرض والمشتري لمثل هذا التناقض في الوقت الذي استغرقه الضوء للسفر ليصبح مرئيًا.

بمجرد أن يتم ذلك ، يمكن حساب سرعة الضوء بسهولة عن طريق أخذ قطر مدار الأرض وقسمته على الفرق في الوقت بين أسرع وأطول خسوف مسجل ، والذي حسبه رومر بحوالي 22 دقيقة.

وضع هذا التقريب الأول لسرعة الضوء بحوالي 131000 ميل في الثانية.

إرث رومر

بينما توقف اكتشاف رومر بحوالي 55000 ميل في الثانية ، كان هذا تقديرًا تقريبيًا غير عادي نظرًا للبيانات غير الكاملة حول مدار الأرض التي كانت متوفرة في ذلك الوقت بالإضافة إلى التناقض الطفيف في ملاحظات رومر والاختلاف الفعلي في خسوف أيو.

الفرق الفعلي بين وقت البدء الأقدم والأحدث لكسوف Io هو حوالي 17 دقيقة ، وليس 22.

سيكون الأمر متروكًا للآخرين لتحسين القياس الدقيق لسرعة الضوء لما نعرفه اليوم ، لكن اكتشاف رومر وضع حدًا لنقاش عمره ألفي عام بطريقة يمكن لأي عالم في العالم تكرارها لأنفسهم.

فتح اكتشاف رومر طرقًا جديدة لقياس المسافات في النظام الشمسي. كتب إسحاق نيوتن في كتابه: "لأنه مؤكد الآن" مبادئ ، "من ظاهرة الأقمار الصناعية لكوكب المشتري ، والتي أكدتها ملاحظات علماء الفلك المختلفين ، أن الضوء ينتشر في تتابع (محدود) ويتطلب حوالي سبع أو ثماني دقائق للانتقال من الشمس إلى الأرض."

عندما كانت أوروبا على وشك بدء ثورتها العلمية في القرن الثامن عشر ، لم يكن جزء صغير من هذا الزخم مدينًا بعمل رومر. من خلال إثبات ما كان ممكنًا من خلال تطبيق العلم ، ساعد رومر في تمهيد الطريق لعصر الاكتشاف الذي أعقب ذلك.

لكن رومر نفسه لم ينته بعد. ذهب لتوجيه وتوجيه العلماء الشباب الآخرين الذين سيصبحون أسماء مألوفة لعدة قرون قادمة.

لم يتوقف رومر أبدًا عن العمل مع الآلات ، حتى أنه اخترع مقياس حرارة الزئبق وألهم فهرنهايت لتطوير نظامه لقياس درجة الحرارة.

لا شيء سيكون مثيرًا للإعجاب مثل اكتشافه لسرعة الضوء التي كانت لا تُحصى في يوم من الأيام. لم يكن يتطلع إلى صناعة التاريخ ، لكن أولي رومر هو دليل على أن الفضول والصدفة هما الوقود الأساسي الذي يدفع الاكتشاف العلمي.

عبر: Isis Journal (1940) / JSTOR

تصحيح: ذكرت نسخة سابقة من هذه المقالة بشكل غير صحيح أن طول كسوف أيو يبدو أنه يطول ويقصر اعتمادًا على موقع الأرض النسبي لكوكب المشتري. لاحظ رومر في الواقع أن الأوقات التي سيبدأ فيها الكسوف ستأتي في وقت أبكر أو لاحقًا ، اعتمادًا على موقع الأرض. نعتذر عن الخطأ.


شاهد الفيديو: لينا هاو و الضوء (شهر نوفمبر 2021).