Prima măsurare reușită a vitezei luminii a avut loc în 1676. Astronomul danez Ole Rømer încerca să măsoare orbita lui Io, a treia lună cea mai mare a lui Jupiter, urmărind cât a durat să treacă în jurul planetei. Urmărind pe Io peste mulți ani, Rømer a făcut o descoperire surprinzătoare, spune Muzeul American de Istorie Naturală:
Intervalul de timp dintre eclipsele succesive a devenit constant mai scurt pe măsură ce Pământul pe orbita sa s-a mutat către Jupiter și a devenit constant mai lung pe măsură ce Pământul s-a îndepărtat de Jupiter. Aceste diferențe s-au acumulat. Din datele sale, Roemer a estimat că, atunci când Pământul ar fi cel mai aproape de Jupiter ..., eclipsele lui Io ar apărea cu aproximativ unsprezece minute mai devreme decât se prevedea, pe baza perioadei orbitale medii de mai mulți ani. Și 6, 5 luni mai târziu, când Pământul era mai îndepărtat de Jupiter ..., eclipsele aveau să apară aproximativ unsprezece minute mai târziu decât se prevedea.
Roemer știa că adevărata perioadă orbitală a lui Io nu poate avea nimic de-a face cu pozițiile relative ale Pământului și ale lui Jupiter. Într-o perspectivă strălucitoare, și-a dat seama că diferența de timp trebuie să se datoreze vitezei finite a luminii.
Înainte de Rømer, oamenii de știință nu erau siguri dacă lumina avea o viteză limitată sau dacă vitezometrul era permanent blocat la „infinit”.
Câteva sute de ani mai târziu, tehnicile de măsurare a vitezei luminii au devenit uimitor mai precise și, în unele cazuri, mai complexe. Dar în videoclipul de mai sus, oamenii de la centrul științific At Bristol arată o modalitate relativ simplă de a calcula viteza luminii care nu implică ani de căutare printr-un ocular al telescopului. De fapt, abordarea lor nu folosește decât simple echipamente de bucătărie - și ciocolată.
În videoclip, gazdele Ross Exton și Nerys Shah folosesc puțin mai mult decât un cuptor cu microunde și o bară de ciocolată pentru a arăta cum să calculeze viteza luminii. Videoclipul nu arată perfect modul în care măsurarea biților topiți pe o bară de ciocolată se raportează la viteza luminii. Dar descompunerea acestuia este doar necesară să aruncăm o privire la unele dintre unitățile utilizate în măsurătorile lor.
Hertz este stand-in-ul fizic pentru „cicluri pe secundă”. Cuptorul cu microunde utilizat în videoclip a produs unde luminoase cu o frecvență de 2.450.000.000 Hertz, sau mai multe cicluri pe secundă. A merge de la vârf la vârf într-un val - în acest caz distanța dintre primul și al treilea bit topit de ciocolată - este un ciclu. Exton și Shah au măsurat această distanță ca 0, 12 metri sau 0, 12 metri pe ciclu. Înmulțirea a ceva măsurat în „metri pe ciclu” cu ceva în „cicluri pe secundă” va da o măsurare în „metri pe secundă”. Aceasta este viteza undei - viteza luminii.
Trucul care face ca abordarea echipei At Bristol să funcționeze este că noi, în era modernă, cunoaștem deja câteva lucruri importante despre lumină: că are o viteză finită și că această viteză este în mare măsură constantă. De asemenea, avem beneficiul fizicienilor care au tachinat deja relația dintre lungimea undei, frecvență și viteză.
Când Ole Rømer s-a uitat la Jupiter și a dedus pentru prima dată viteza luminii, a venit cu 214.000.000 de metri pe secundă. „Această măsurare, având în vedere antichitatea, metoda de măsurare și incertitudinea secolului al XVII-lea în ceea ce privește exact cât de departe se afla Jupiter de pe Pământ, este surprinzător de apropiată de valoarea modernă a [299 792 458] metri pe secundă”, spune Dave Kornreich pentru Cornell.
Folosind un cuptor cu microunde și o bară de ciocolată, Exton și Shah au obținut 294.000.000 de metri pe secundă - nu este rău pentru un pic de știință în bucătărie.
