Γενικεύσεις

Ο πειραματισμός που πραγματοποιήσαμε μας οδήγησε στα συμπεράσματα που καταγράψαμε. Όλα αυτά δεν περιορίζονται μόνο στα πλαίσια της τάξης αλλά εφαρμόζονται σε όλη τη ζωή μας. 

Πόση είναι η ταχύτητα του φωτός;

Τίποτα δεν κινείται πιο γρήγορα από το φως στο κενό. Χρειάζονται μόνο 8 λεπτά για να φτάσει στη Γη από το κοντινότερο αστέρι, τον Ήλιο, ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι όταν βλέπουμε τον Ήλιο, στην πραγματικότητα βλέπουμε την εικόνα του, όπως ήταν πριν από 8 λεπτά όταν το φως ξεκίνησε για να φτάσει στη Γη. 
 

Ένας από τους πρώτους που προσπάθησε να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός ήταν ο Γαλιλαίος. Για να μετρήσει αυτήν την ταχύτητα, ο Γαλιλαίος και ένας βοηθός του, πήραν ο καθένας από ένα φανάρι και στάθηκαν αντίστοιχα στις κορυφές δύο λόφων που απείχαν μεταξύ τους ένα μίλι. Τα φανάρια είχαν δύο κινητές θυρίδες  που έκρυβαν ή άφηναν να περνάει το φως ανάλογα αν τις είχαν κλειστές ή ανοιχτές. Ο Γαλιλαίος άνοιγε τη θυρίδα και ο βοηθός του υποτίθεται ότι θα άνοιγε τη δική του θυρίδα μόλις έβλεπε το φως από το φανάρι του Γαλιλαίου. Ο Γαλιλαίος τότε θα χρονομετρούσε πόση ώρα πέρασε πριν δει το φως από τον απέναντι λόφο. Διαιρώντας μετά την απόσταση δια του χρόνου θα έβρισκε την ταχύτητα του φωτός.

Δυστυχώς  για τον Γαλιλαίο η πολύ μεγάλη ταχύτητα του φωτός, η οποία σήμερα γνωρίζουμε ότι είναι 3x108 m/s μας δίνει το  χρόνο που χρειάζεται για να διατρέξει το ένα μίλι (1.6 km) μεταξύ των λόφων, 5μs =0.000005s. Ούτε λόγος να γίνεται βέβαια για μέτρηση τέτοιας υποδιαίρεσης του χρόνου εκείνη την εποχή. Αλλά ακόμη και αν μπορούσε να μετρήσει ένα τέτοιο μικρό χρόνο, ο βοηθός του δεν θα μπορούσε ν' ανοίξει τη θυρίδα αρκετά γρήγορα ώστε να μπορεί να πει ο Γαλιλαίος ποιο μέρος του μετρούμενου χρόνου αντιστοιχούσε στο ταξίδι του φωτός και ποιο αποτελούσε τον χρόνο αντίδρασης του βοηθού του. 

Στην πραγματικότητα, για να εκτελεστεί ένα τέτοιο πείραμα χρειαζόμαστε δύο σημεία σε απόσταση πολύ μεγαλύτερη απ' ότι οι διαστάσεις της Γης. 
Σήμερα είμαστε σε θέση να εκτελέσουμε το πείραμα του Γαλιλαίου με δύο τρόπους. Είτε χρησιμοποιώντας πολύ γρήγορα ηλεκτρονικά και οπτικές ίνες μεγάλου μήκους στο εργαστήριο, είτε χρονομετρώντας το φως λέιζερ που ανακλάται από καθρέφτες τοποθετημένους στη Σελήνη από τους αστροναύτες του προγράμματος Απόλλων. 

...Το 1676, ο Δανός αστρονόμος Ole Roemer, έκανε την πρώτη αξιόπιστη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός.

Ήταν ήδη γνωστή η περίοδος της Ιούς (δορυφόρου του Δία), γύρω από τον Δία. Ανερχόταν σε 1,76 ημέρες. Ο Roemer παρατήρησε ότι οι εκλείψεις του Δία  κάθε φορά που η Ιώ περνούσε μεταξύ του Δία και της Γης, απείχαν χρονικά όλο και περισσότερο καθώς ο Δίας απομακρυνόταν από τη Γη κατά τη διάρκεια της ετήσιας κίνησής του. Οι χρονικές αυτές καθυστερήσεις των εκλείψεων έφταναν μέχρι και την τιμή της 1 ώρας και 15 λεπτών σε σχέση με την παραδεδεγμένη τιμή της 1,76 ημέρας. 

Οι πολλές παρατηρήσεις του τον έκαναν να σιγουρευτεί ότι δεν υπήρχε λάθος στις μετρήσεις του. Άλλωστε όταν ο Δίας πλησίαζε τη Γη οι εκλείψεις πλησίαζαν ξανά την παραδεδεγμένη τιμή της 1,76 ημέρας. Με τη λάμψη μιας ιδιοφυίας, ο  Roemer απέδωσε την απόκλιση αυτή στην πεπερασμένη ταχύτητα του φωτός. Οι υπολογισμοί του μάλιστα τον οδήγησαν σε μια τιμή της ταχύτητας του φωτός ίσης με τα 2/3 της σημερινής παραδεκτής τιμής. Η διαφορά του οφειλόταν στις εσφαλμένες εκτιμήσεις που υπήρχαν την εποχή εκείνη για τα μεγέθη των τροχιών της Γης και του Δία.  Με τα σωστά μεγέθη των τροχιών η μέθοδος του Roemer δίνει ως ταχύτητα του φωτός την τιμή των 3x108 m/s.

 

Σήμερα στους μεγάλους επιταχυντές σωματιδίων οι ταχύτητες που φτάνουν τα σωματίδια, προσεγγίζουν την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Ενώ μέσα σε υλικά που ταχύτητα του φωτός είναι μικρότερη από αυτή στο κενό, σωματίδια μπορούν να κινηθούν πιο γρήγορα από το φως.