Η πρώτη επιτυχής μέτρηση της ταχύτητας του φωτός πραγματοποιήθηκε το 1676. Ο Δανός αστρονόμος Ole Rømer προσπαθούσε να μετρήσει την τροχιά του τρίτου μεγαλύτερου φεγγαριού του Ιού, βλέποντας πόσο καιρό έπρεπε να περάσει γύρω από τον πλανήτη. Παρακολουθώντας τον Ίο εδώ και πολλά χρόνια, ο Rømer έκανε μια εκπληκτική ανακάλυψη, λέει το Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας:
Το χρονικό διάστημα μεταξύ των διαδοχικών εκλείψεων έγινε σταθερά μικρότερο καθώς η Γη στην τροχιά της κινήθηκε προς τον Δία και έγινε σταθερά μακρύτερη καθώς η Γη απομακρύνθηκε από τον Δία. Αυτές οι διαφορές συσσωρεύτηκαν. Από τα δεδομένα του, ο Roemer εκτιμά ότι όταν η Γη ήταν πλησιέστερη στον Δία ..., θα έπεφταν οι εκλείψεις του Ίο περίπου έντεκα λεπτά νωρίτερα απ 'ό, τι προβλεπόταν βάσει της μέσης τροχιακής περιόδου για πολλά χρόνια. Και 6.5 μήνες αργότερα, όταν η Γη ήταν πιο μακρινή από τον Δία ..., οι εκλείψεις θα συνέβαιναν περίπου έντεκα λεπτά αργότερα από ό, τι προβλεπόταν.
Ο Roemer γνώριζε ότι η πραγματική τροχιακή περίοδος του Ίο δεν μπορούσε να έχει καμία σχέση με τις σχετικές θέσεις της Γης και του Δία. Σε μια λαμπρή διορατικότητα, συνειδητοποίησε ότι η διαφορά χρόνου πρέπει να οφείλεται στην πεπερασμένη ταχύτητα του φωτός.
Πριν από τον Rømer, οι επιστήμονες δεν ήσαν σίγουροι εάν το φως είχε περιορισμένη ταχύτητα ή αν το ταχύμετρο του ήταν μόνιμα κολλημένο στο "άπειρο".
Μερικές εκατοντάδες χρόνια αργότερα, οι τεχνικές για τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός αυξήθηκαν εκπληκτικά πιο ακριβείς και, σε ορισμένες περιπτώσεις, πιο περίπλοκες. Αλλά στο βίντεο παραπάνω, οι λαοί στο κέντρο επιστήμης At Bristol δείχνουν έναν σχετικά απλό τρόπο για να υπολογίσει την ταχύτητα του φωτός που δεν περιλαμβάνει χρόνια να κοιτάς μέσα από έναν προσοφθάλμιο τηλεσκόπιο. Στην πραγματικότητα, η προσέγγισή τους δεν χρησιμοποιεί παρά απλό εξοπλισμό κουζίνας και σοκολάτα.
Στο βίντεο, ο Ross Exton και ο Nerys Shah χρησιμοποιούν λίγο περισσότερο από ένα φούρνο μικροκυμάτων και μια μπάρα σοκολάτας για να δείξουν πώς να υπολογίσει την ταχύτητα του φωτός. Το βίντεο δεν καθιστά απόλυτα σαφές πώς η μέτρηση των λιωμένων κομματιών σε μια μπάρα σοκολάτας σχετίζεται με την ταχύτητα του φωτός. Αλλά το σπάσιμο του λίγο πιο απλά απαιτεί να ρίξετε μια ματιά σε μερικές από τις μονάδες που χρησιμοποιούνται στις μετρήσεις τους.
Το Hertz είναι το stand-in της φυσικής για "κύκλους ανά δευτερόλεπτο". Το φούρνο μικροκυμάτων που χρησιμοποιήθηκε στο βίντεο παράγει φως κύματα με συχνότητα 2, 450, 000, 000 Hertz, ή ότι πολλοί κύκλοι ανά δευτερόλεπτο. Η μετάβαση από την κορυφή στην κορυφή σε ένα κύμα - στην περίπτωση αυτή η απόσταση μεταξύ του πρώτου και του τρίτου λιωμένου κομμάτι σοκολάτας - είναι ένας κύκλος. Το Exton και ο Shah μετρούσαν αυτήν την απόσταση ως 0, 12 μέτρα ή 0, 12 μέτρα ανά κύκλο. Ο πολλαπλασιασμός του μέτρου σε "μετρητές ανά κύκλο" από κάτι σε "κύκλους ανά δευτερόλεπτο" θα δώσει μια μέτρηση σε "μέτρα ανά δευτερόλεπτο". Αυτή είναι η ταχύτητα του κύματος - η ταχύτητα του φωτός.
Το τέχνασμα που κάνει την προσέγγιση προσέγγισης της ομάδας του Bristol είναι ότι εμείς στη σύγχρονη εποχή γνωρίζουμε ήδη μερικά σημαντικά πράγματα για το φως: ότι έχει μια πεπερασμένη ταχύτητα και ότι αυτή η ταχύτητα είναι σε μεγάλο βαθμό σταθερή. Έχουμε επίσης το πλεονέκτημα ότι οι φυσικοί έχουν ήδη ξεδιπλώσει τη σχέση μεταξύ μήκους κύματος, συχνότητας και ταχύτητας.
Όταν ο Ole Rømer κοίταξε τον Δία και πρώτα κατέληξε στην ταχύτητα του φωτός έφτασε με 214.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. "Αυτή η μέτρηση, λαμβάνοντας υπόψη την αρχαιότητα, τη μέθοδο μέτρησης και την αβεβαιότητα του 17ου αιώνα σχετικά με το πόσο μακριά ήταν ο Δίας από τη Γη, είναι εκπληκτικά κοντά στη σύγχρονη τιμή των 299.792.458 μέτρων ανά δευτερόλεπτο", λέει ο Dave Kornreich για το Cornell.
Χρησιμοποιώντας ένα φούρνο μικροκυμάτων και ένα μπαρ σοκολάτας Exton και Shah πήρε 294.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο-δεν είναι κακό για μια μικρή επιστήμη κουζίνας.
