Die erste erfolgreiche Messung der Lichtgeschwindigkeit fand 1676 statt. Der dänische Astronom Ole Rømer versuchte, die Umlaufbahn von Io, Jupiters drittgrößtem Mond, zu messen, indem er beobachtete, wie lange es dauerte, um den Planeten zu umrunden. Rømer beobachtete Io über viele Jahre und machte eine überraschende Entdeckung, sagt das Amerikanische Museum für Naturkunde:
Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Finsternissen wurde stetig kürzer, als sich die Erde in ihrer Umlaufbahn in Richtung Jupiter bewegte, und wurde stetig länger, als sich die Erde vom Jupiter wegbewegte. Diese Differenzen häuften sich an. Aus seinen Daten schätzte Roemer, dass, wenn die Erde dem Jupiter am nächsten war ..., Finsternisse von Io etwa elf Minuten früher auftreten würden, als aufgrund der durchschnittlichen Umlaufzeit über viele Jahre vorhergesagt. Und 6, 5 Monate später, als die Erde am weitesten vom Jupiter entfernt war, würden die Finsternisse etwa elf Minuten später als vorhergesagt auftreten.
Roemer wusste, dass die wahre Umlaufbahn von Io nichts mit den relativen Positionen von Erde und Jupiter zu tun haben konnte. In einer brillanten Einsicht erkannte er, dass der Zeitunterschied auf die endliche Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen sein musste.
Vor Rømer waren sich die Wissenschaftler nicht sicher, ob das Licht eine begrenzte Geschwindigkeit hatte oder ob der Tachometer permanent auf "unendlich" stand.
Einige hundert Jahre später sind Techniken zur Messung der Lichtgeschwindigkeit erstaunlich genauer und in einigen Fällen komplexer geworden. Im obigen Video zeigen die Mitarbeiter des Wissenschaftszentrums At Bristol eine relativ einfache Methode zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit, bei der jahrelanger Blick durch ein Teleskopokular entfällt. Tatsächlich verwendet ihr Ansatz nichts anderes als einfache Küchengeräte - und Schokolade.
In dem Video zeigen die Moderatoren Ross Exton und Nerys Shah, wie man die Lichtgeschwindigkeit berechnet. Das Video macht nicht ganz klar, wie sich das Messen der geschmolzenen Stücke auf einem Schokoladenriegel auf die Lichtgeschwindigkeit auswirkt. Wenn Sie es jedoch etwas weiter zerlegen möchten, müssen Sie sich nur einige der Einheiten ansehen, die für ihre Messungen verwendet wurden.
Hertz ist die physikalische Abkürzung für „Zyklen pro Sekunde“. Die im Video verwendete Mikrowelle erzeugte Lichtwellen mit einer Frequenz von 2.450.000.000 Hertz oder so vielen Zyklen pro Sekunde. In einer Welle von Spitze zu Spitze zu gehen - in diesem Fall ist der Abstand zwischen dem ersten und dritten geschmolzenen Stück Schokolade ein Zyklus. Exton und Shah maßen diesen Abstand mit 0, 12 Metern oder 0, 12 Metern pro Zyklus. Multipliziert man etwas, das in „Metern pro Zyklus“ gemessen wird, mit etwas, das in „Zyklen pro Sekunde“ gemessen wird, erhält man ein Maß in „Metern pro Sekunde“. Das ist die Geschwindigkeit der Welle - die Lichtgeschwindigkeit.
Der Trick, der den Ansatz des At Bristol-Teams ausmacht, besteht darin, dass wir in der Neuzeit bereits einige wichtige Dinge über Licht wissen: dass es eine endliche Geschwindigkeit hat und dass diese Geschwindigkeit weitgehend konstant ist. Wir haben auch den Vorteil, dass Physiker die Beziehung zwischen Wellenlänge, Frequenz und Geschwindigkeit bereits herausgearbeitet haben.
Als Ole Rømer zu Jupiter blickte und daraus die Lichtgeschwindigkeit ableitete, kam er auf 214.000.000 Meter pro Sekunde. "Angesichts der Antike, der Messmethode und der Unsicherheit des 17. Jahrhunderts, wie weit Jupiter von der Erde entfernt war, liegt diese Messung überraschend nahe am modernen Wert von [299 792 458] Metern pro Sekunde", sagt Dave Kornreich für Cornell.
Mit einer Mikrowelle und einer Tafel Schokolade erreichten Exton und Shah 294.000.000 Meter pro Sekunde - nicht schlecht für ein bisschen Küchenwissenschaft.
