| Indeks
|
|
|
| Źródło
|
|
|
|
Albert Einstein, Leopold Infeld
EWOLUCJA FIZYKI
Rozwój poglądów od najważniejszych pojęć do teorii względności i kwantów
W przekładzie Ryszarda Gajewskiego
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Prędkość światła |
|
|
| Prędkość światła
|
|
|
| Dwóch nowych umiejętnościach Galileusza znajdujemy rozmowę nauczyciela z uczniami na temat prędkości światła:
|
S a g r e d o: Ale jaka jest ta prędkość światła i za jak wielką mamy ją poczytywać? Czy to jest zjawisko chwilowe, nagłe, czy jest jak inne ruchem w czasie? Czy nie można by tego zbadać doświadczalnie?
S i m p l i c i o: Codzienne doświadczenie uczy, że rozchodzenie się światła jest momentalne. Gdy na znacznej odległości strzela artyleria, blask płomienia dochodzi do oka momentalnie, podczas gdy huk do ucha dopiero po pewnym czasie.
S a g r e d o: Eh! panie Simplicio, z tego codziennego doświadczenia wynika tylko, że dźwięk potrzebuje więcej czasu niż światło, aby do nas dojść, ale nie dowodzi ono, że światło dochodzi momentalnie, a nie bardzo szybko...
S a l v i a t i: Niedostatecznie przekonywający wynik tej i innych podobnych obserwacji nasuwa myśl, czy nie można by jakimś sposobem bez błędu wykazać, że iluminacja, tj. rozchodzenie się światła, jest istotnie momentalna... *
|
| W dalszym ciągu Salviati wyjaśnia metodę swego doświadczenia. Aby zrozumieć jego myśl, wyobraźmy sobie, że prędkość światła jest nie tylko skończona, ale także mała – że ruch światła został zwolniony, tak jak to się dzieje na filmie puszczonym w zwolnionym tempie. Dwóch ludzi, A i B, zasłoniło swe latarnie i stanęło w odległości na przykład jednego kilometra od siebie. Pierwszy z nich, A, odsłania latarnię. Przedtem jeszcze umówili się, że w chwili, gdy B zobaczy światło z latarni A, odsłoni on swoją latarnię. Przypuśćmy, że w naszym „zwolnionym tempie” światło przebywa jeden kilometr w ciągu sekundy. A wysyła sygnał, odsłaniając swą latarnię. B dostrzega to po sekundzie i wysyła w odpowiedzi swój sygnał, który z kolei dochodzi do A po upływie dwóch sekund od chwili, gdy A wysłał swój własny sygnał. Znaczy to, że jeśli światło biegnie z prędkością jednego kilometra na sekundę, to w założeniu, że B oddalony jest o kilometr, między wysłaniem a odebraniem sygnału przez A upłyną dwie sekundy. I odwrotnie, jeżeli A nie zna prędkości światła, lecz założy, że jego towarzysz działał zgodnie z umową i jeżeli zauważy odsłonięcie latarni B w dwie sekundy po odsłonięciu swojej własnej, to może stąd wywnioskować, iż prędkość światła wynosi jeden kilometr na sekundę.
|
| Przy ówczesnej technice doświadczalnej Galileusz nie miał wielkich szans wyznaczenia tą droga prędkości światła. Gdyby odległość wynosiła jeden kilometr, musiałby wykrywać odstępy czasu rzędu jednej stutysięcznej sekundy!
|
| Galileusz sformułował zagadnienie wyznaczenia prędkości światła, ale go nie rozwiązał. Sformułowanie zagadnienia ma często większe znaczenie niż jego rozwiązanie, które może być po prostu kwestią zręczności matematycznej lub doświadczalnej. Stawianie nowych problemów, odkrywanie nowych możliwości, umiejętność patrzenia w nowy sposób na stare zagadnienia – wszystko to wymaga wyobraźni twórczej i znamionuje rzeczywisty postęp nauki. Zasada bezwładności i prawo zachowania energii zrodziły się z nowych, twórczych rozważań nad doświadczeniami i zjawiskami dobrze już znanymi. Z podobnymi przykładami spotkamy się jeszcze na dalszych stronicach tej książki niejednokrotnie. Będziemy podkreślać, jak doniosłe znaczenie ma umiejętność oglądania znanych faktów w nowym świetle, i opiszemy nowe teorie.
|
| Wracając do stosunkowo prostego problemu wyznaczenia prędkości światła, można wyrazić zdziwienie, że Galileusz nie zdawał sobie sprawy z tego, iż jego doświadczenie mógłby znacznie prościej i dokładniej wykonać jeden człowiek. Zamiast ustawiać w pewnej odległości swego towarzysza, mógłby umieścić tam zwierciadło, które by automatycznie odesłało sygnał natychmiast po jego otrzymaniu.
|
| Mniej więcej sto pięćdziesiąt lat później tą właśnie metodą posłużył się Fizeau, który pierwszy wyznaczył prędkość światła za pomocą doświadczeń przeprowadzonych na Ziemi. Znacznie wcześniej, choć mniej dokładnie, wyznaczył tę prędkość Roemer na podstawie obserwacji astronomicznych.
|
| Jest rzeczą zrozumiałą, że ze względu na ogromną wartość prędkości światła, można ją było zmierzyć tylko na odległościach porównywalnych z odległością Ziemi od innej planety Układu Słonecznego lub drogą znacznego udoskonalenia techniki doświadczalnej. Pierwszy sposób to metoda Roemera, drugi – to metoda Fizeau. Od czasu tych pierwszych doświadczeń ową niezmiernie ważną liczbę wyrażającą prędkość światła wyznaczano wielokrotnie, z coraz to większą dokładnością. Już za naszych czasów wysoce precyzyjną technikę zastosował do tego celu Michelson. Wynik tych doświadczeń można sformułować krótko: Prędkość światła w p r ó ż n i wynosi w przybliżeniu 300 000 kilometrów na sekundę.
|
|
| * Galileo Galilei: Rozmowy i dowodzenia matematyczne . . . Przekład F. Kucharzewski, Warszawa 1930.
|
|
| |
|
