【物理学】光の速度がどうやって測定したの?

光の速さってなんでわかったの?
スポンサーリンク

光はすごい早いと!現在は認識されていますが、過去に光は無限の速度であり、速度はないと考えれていました。じゃあどうやって「光の速度を測定して証明したのか」を紹介していきます。

1638年 ガリレオ・ガリレイ

ガリレオ

誰も知ってるガリレオですよね!

この時代は光の速さは無限と考えられていました。今だって「光に速さがあるんだ!」ってことは普段生活していて気付きませんよね。

しかし、ガリレオは雷が落ちるときに、上から下へ落ちていることに気付きました。光が無限の速度なら、上から下へ落ちるということは光には速度があるんじゃないか?

これにより光には速度があるのではないかと考えました。

そしてとある実験をしました。

ガリレオの光の計測

2つの山に1人ずつランプを持たせて配置しました。

片方がランプを付けて、もう片方がランプの光が見えたら、光を付けるという実験です。

この光を付けた時に、ラグがあるのでは?と考えたからです。しかし、ランプのタイミングを光に合わせることができなく、計測することができませんでした。

ガリレオは論文で光が早すぎることはわかったと書いたようです(笑)

ミィ
ミィ

わたしでもわかるよ!でも光に速度はあると考えられたのが初!

1676年 オーレ・レーマー

レーマー

彼は星を研究していました。

ある日、研究をしていると星の回転にずれがあり、見え方が違うことがあることに気づきました。

そしてなぜ違いがある?と考えました。

光が無限の速さではなく、有限の速さと仮定すれば原理が説明できることがわかりました。

この当時はまだ「光に速度がある」と証明されていなかったんです。

しかし、レーマーはこのことから光は無限の速度ではない!

と発表したが宇宙のスケールが考えていたレーマーの論文は、多くの学者が疑問を持ち信用されませんでした。

まだ宇宙についてもほとんど解明されていなかったんです。

宇宙の大きさが気になる人はこちら。

【ランキング形式】太陽系の星の大きさ比較

ミィ
ミィ

他の学者やる気なくない?

1792年 ジェームズ・ブラッドリー

ブラッドリー

彼は地動説を証明しようと星の研究していました。

  • 地動説:太陽が中心にあり、地球が回っている
  • 天動説:地球が中心にあり、太陽が回っている

「地動説」「天動説」の話はまた紹介します。

そして、これを研究している時に光の速度が有限であると気づきました。見ている人が見ている位置により、星の見え方が違うことに気づきました。

身近な例でいうと、

電車に乗っている時のことを考えてみてください。

外を見て近くにある建物はすごい早く見えていて、遠くにある建物はゆっくり見えませんか?

自分が電車で早く動いているから近くの建物が早く動いて見えますよね!

道路を歩いてる人には、近くの建物は早く見えませんよね!

つまり見えている位置により見え方が違く、

この原因は?と考えた時に光に速度があるんじゃないか?と思いブラッドリーは計算式を作り上げました。

ブラッドリーはこのことを星に見て考えたんです。

しかし、当時の技術では星の見え方のズレを観測する技術が足りなく証明できませんでした。

ミィ
ミィ

わたしの例え話天才じゃない?

1849年 フィゾー

フィゾー

この人はガリレオと同じように光の速さを物理的に測定しようとしました。

他の研究者は、星の研究をしていたらたまたま「光は有限かも?」って感じでしたよね。

ガリレオは変な論文を出しましたが、彼はしっかり計算式を求めることができました。

実験方法がこちらです。

フィゾーの実験

鏡に光を当てて、その光の反射速度を測ろうとしたんです。これはガリレオのランプの光を測ろうとしたのとほぼ同じですが、まだ続きがあります。

人間ではタイミングを測りきれないことはわかってるので、人間ではなくこれを歯車で解決しました

鏡から反射した光を人間が確認するのではなく、鏡と光の間に歯車をおいて、歯車を回して光の当たり方にズレがあるかどうか調べました。

そしてズレがあり、そのズレを計算した結果は現在の光の速さとほぼ一致しているんです。

ミィ
ミィ

宇宙のスーケルとかではなく、地球で物理的に計算したのがすごいの!

センター試験にも出てるよ

センター試験

センター試験2

フィゾーの歯車の実験はよくセンター試験にでるのが有名ですよね!

天才たちが300年も考えてきた理論がいまでは高校生の物理レベル

ミィ
ミィ

少しくらい知っておこうよ!天才たちが300年も考えたんだよ!

光の速度わかったから何?

このフィザーの実験は、アインシュタインの特殊相対性理論の「光速度不変の原理」に役立ちましたっ!

特殊相対性理論?なにそれ?

って人も多いと思いますが、アインシュタインは知ってますよね?

アインシュタインの研究に役立ったすごいことってことで納得してください。

ミィ
ミィ

特殊相対性理論についてはまた紹介する!

約300年かかりました

光に速度があることの証明に約300年かかりました。こんなくだらないことを300年も調べるってすごいですよね!

ちなみに、わたしはこの記事を書くのに4時間くらいかかりました。

300年あれば52万5600記事書けちゃいます。

頑張ろうっと!