प्रकाश की गति क्या है?

Send

प्राचीन काल से, दार्शनिकों और विद्वानों ने प्रकाश को समझने की कोशिश की है। इसके मूल गुणों (यानी यह क्या है - कण या लहर, आदि से बना है) को समझने की कोशिश करने के अलावा, उन्होंने यह भी निर्धारित करने की कोशिश की है कि यह कितनी तेजी से यात्रा करता है। 17 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के बाद से, वैज्ञानिक बस यही कर रहे हैं, और बढ़ती सटीकता के साथ।

ऐसा करने में, उन्हें प्रकाश की यांत्रिकी और भौतिकी, खगोल विज्ञान और ब्रह्मांड विज्ञान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की बेहतर समझ मिली है। सीधे शब्दों में कहें, अविश्वसनीय गति से प्रकाश चलता है और ब्रह्मांड में सबसे तेज गति से चलने वाली चीज है। इसकी गति को एक स्थिर और एक अटूट अवरोध माना जाता है और इसका उपयोग दूरी को मापने के साधन के रूप में किया जाता है। लेकिन बस कितनी तेजी से यात्रा करता है?

प्रकाश कि गति (सी):

प्रकाश प्रति घंटे 1,079,252,848.8 (1.07 बिलियन) किमी की निरंतर गति से यात्रा करता है। यह 299,792,458 मीटर / सेकंड, या लगभग 670,616,629 मील प्रति घंटे (मील प्रति घंटे) तक काम करता है। उस परिप्रेक्ष्य में, यदि आप प्रकाश की गति से यात्रा कर सकते हैं, तो आप एक सेकंड में लगभग साढ़े सात बार ग्लोब को प्रसारित कर पाएंगे। इस बीच, लगभग 800 किमी / घंटा (500 मील प्रति घंटे) की औसत गति से उड़ान भरने वाले व्यक्ति को ग्रह को एक बार चक्कर लगाने में 50 घंटे से अधिक समय लगेगा।

इसे एक खगोलीय परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, पृथ्वी से चंद्रमा की औसत दूरी 384,398.25 किमी (238,854 मील) है। तो प्रकाश उस दूरी को लगभग एक सेकंड में पार कर लेता है। इस बीच, सूर्य से पृथ्वी की औसत दूरी ~ 149,597,886 किमी (92,955,817 मील) है, जिसका मतलब है कि प्रकाश को उस यात्रा को बनाने में केवल 8 मिनट लगते हैं।

थोड़ा आश्चर्य तो यह है कि प्रकाश की गति खगोलीय दूरी को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली मीट्रिक क्यों है। जब हम कहते हैं कि प्रॉक्सिमा सेंटॉरी जैसा एक तारा 4.25 प्रकाश वर्ष दूर है, तो हम कह रहे हैं कि इसमें 1.07 बिलियन किमी प्रति घंटे (670,616,629 मील प्रति घंटे) की निरंतर गति से यात्रा करनी होगी - वहाँ पहुँचने के लिए लगभग 4 साल और 3 महीने। लेकिन हम "प्रकाश-गति" के लिए इस अत्यधिक विशिष्ट माप पर कैसे पहुंचे?

अध्ययन का इतिहास:

17 वीं शताब्दी तक, विद्वान अनिश्चित थे कि प्रकाश एक परिमित गति से यात्रा करता है या तुरंत। प्राचीन यूनानियों के दिनों से लेकर मध्ययुगीन इस्लामी विद्वानों और शुरुआती आधुनिक काल के वैज्ञानिकों तक, बहस आगे-पीछे हुई। यह डेनिश खगोलशास्त्री øle Rømer (1644-1710) के काम तक नहीं था कि पहले मात्रात्मक माप किया गया था।

1676 में, Rømer ने देखा कि बृहस्पति की अंतरतम चंद्रमा Io की अवधि कम दिखाई देती है जब पृथ्वी बृहस्पति से आ रही थी जब वह उससे पुनरावृत्ति कर रहा था। इससे, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश एक परिमित गति से यात्रा करता है, और अनुमान लगाया कि पृथ्वी की कक्षा के व्यास को पार करने में लगभग 22 मिनट लगते हैं।

क्रिस्टियन ह्यजेंस ने इस अनुमान का इस्तेमाल किया और इसे पृथ्वी की कक्षा के व्यास के अनुमान के साथ जोड़कर 220,000 किमी / सेकंड का अनुमान प्राप्त किया। आइजैक न्यूटन ने अपने वीर्य संबंधी कार्यों में रोमर की गणनाओं के बारे में भी बताया ऑप्टिक्स (1706)। पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी के लिए समायोजित करते हुए, उन्होंने गणना की कि एक से दूसरे तक यात्रा करने में सात या आठ मिनट का समय लगेगा। दोनों मामलों में, वे अपेक्षाकृत कम अंतर से बंद थे।

बाद में फ्रांसीसी भौतिकविदों हिप्पोलीटे फ़िज़ो (1819 - 1896) और ल्योन फौकॉल्ट (1819 - 1868) द्वारा किए गए मापों ने इन मापों को और अधिक परिष्कृत किया - जिसके परिणामस्वरूप 315,000 किमी / सेकेंड (1955525 मील / सेकंड) का मूल्य था। और 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, वैज्ञानिकों को प्रकाश और विद्युत चुंबकत्व के बीच संबंध के बारे में पता चला।

यह भौतिकविदों द्वारा विद्युत चुम्बकीय और इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेशों को मापने के द्वारा पूरा किया गया था, जिन्होंने तब पाया कि संख्यात्मक मान प्रकाश की गति के बहुत करीब था (जैसा कि फ़िज़ियो द्वारा मापा गया था)। अपने स्वयं के काम के आधार पर, जिसने दिखाया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें खाली स्थान में फैलती हैं, जर्मन भौतिक विज्ञानी विल्हेम एडुआर्ड वेबर ने प्रस्तावित किया कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग थी।

अगली महान सफलता 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ में आई, जिसका शीर्षक 1905 में था, जिसका शीर्षक था “चलती निकायों के इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर ", अल्बर्ट आइंस्टीन ने कहा कि एक वैक्यूम में प्रकाश की गति, एक गैर-त्वरक पर्यवेक्षक द्वारा मापा जाता है, सभी जड़त्वीय संदर्भ फ़्रेमों में समान है और स्रोत या पर्यवेक्षक की गति से स्वतंत्र है।

आधार के रूप में सापेक्षता के इस और गैलीलियो के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, आइंस्टीन ने विशेष सापेक्षता के सिद्धांत को व्युत्पन्न किया, जिसमें निर्वात में प्रकाश की गति (सी) एक मूलभूत स्थिरांक था। इससे पहले, वैज्ञानिकों के बीच काम करने की आम सहमति उस स्थान को "प्रकाशमान एथर" से भर देती थी जो इसके प्रसार के लिए जिम्मेदार था - यानी कि एक चलती माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश को माध्यम द्वारा खींचा जाएगा।

यह बदले में मतलब था कि प्रकाश की मापा गति इसकी गति का एक सरल योग होगा के माध्यम से मध्यम प्लस गति का वह माध्यम। हालांकि, आइंस्टीन के सिद्धांत ने प्रभावी रूप से स्थिर एथर की अवधारणा को बेकार कर दिया और अंतरिक्ष और समय की अवधारणाओं में क्रांति ला दी।

न केवल इस विचार को आगे बढ़ाया कि प्रकाश की गति सभी जड़त्वीय संदर्भ फ़्रेमों में समान है, इसने इस विचार को भी पेश किया कि बड़े परिवर्तन तब होते हैं जब चीजें प्रकाश की गति को बंद कर देती हैं। इनमें एक गतिमान पिंड का समय-स्थान फ्रेम दिखाई देता है जो प्रेक्षक के फ्रेम में मापा जाता है और गति की दिशा में सिकुड़ता है (अर्थात समय का फैलाव, जहां समय प्रकाश की गति के रूप में धीमा हो जाता है)।

उनकी टिप्पणियों ने मैकेनिक्स के नियमों के साथ बिजली और चुंबकत्व के लिए मैक्सवेल के समीकरणों को भी समेट लिया, अन्य वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग किए गए बाहरी स्पष्टीकरणों को दूर करके गणितीय गणना को सरल बनाया, और प्रकाश की सीधी देखी गई गति के साथ समझौता किया।

20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के दौरान, लेजर हीनोमीटर और कैविटी रेजोनेंस तकनीकों का उपयोग करते हुए तेजी से सटीक माप प्रकाश की गति के अनुमानों को और अधिक परिष्कृत करेंगे। 1972 तक, बोल्डर, कोलोराडो में यूएस नेशनल ब्यूरो ऑफ स्टैंडर्ड्स के एक समूह ने 299,792,458 मीटर / सेकंड के वर्तमान में मान्यता प्राप्त मूल्य प्राप्त करने के लिए लेजर हाइपोमीटर तकनीक का उपयोग किया।

आधुनिक खगोल भौतिकी में भूमिका:

आइंस्टीन का सिद्धांत है कि निर्वात में प्रकाश की गति स्रोत की गति से स्वतंत्र है और पर्यवेक्षक के जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के बाद से लगातार कई प्रयोगों द्वारा पुष्टि की गई है। यह उस गति पर एक ऊपरी सीमा भी निर्धारित करता है जिस पर सभी द्रव्यमान रहित कण और तरंगें (जिसमें प्रकाश शामिल होता है) एक निर्वात में यात्रा कर सकती हैं।

इसका एक बड़ा कारण यह है कि कॉस्मोलॉजिस्ट अब स्पेस और टाइम को एकल, एकीकृत संरचना के रूप में मानते हैं, जिसे स्पेसटाइम के रूप में जाना जाता है - जिसमें प्रकाश की गति का उपयोग दोनों के लिए मानों को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है (अर्थात "लाइटयर्स", "लाइट मिनट्स, और" "प्रकाश सेकंड")। ब्रह्मांडीय विस्तार की दर निर्धारित करते समय प्रकाश की गति का मापन भी एक प्रमुख कारक बन गया है।

लेमिटर और हबल के प्रेक्षणों के साथ 1920 के दशक की शुरुआत में, वैज्ञानिकों और खगोलविदों को ज्ञात हो गया कि ब्रह्मांड का विस्तार एक बिंदु से हुआ है। हब्बल ने यह भी देखा कि आकाशगंगा जितनी दूर है, उतनी ही तेज़ी से आगे बढ़ती है। अब जिसे हबल पैरामीटर के रूप में जाना जाता है, जिस गति से यूनिवर्स का विस्तार हो रहा है, उसकी गणना 68 किमी / प्रति मेगापार्सेक के हिसाब से की जाती है।

यह घटना, जिसका अर्थ यह माना जाता है कि कुछ आकाशगंगाएँ वास्तव में प्रकाश की गति की तुलना में तेज़ी से आगे बढ़ सकती हैं, हमारे ब्रह्मांड में जो देखने योग्य है, उस पर एक सीमा लगा सकती है। अनिवार्य रूप से, प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से यात्रा करने वाली आकाशगंगाएं "ब्रह्मांड संबंधी घटना क्षितिज" को पार कर जाएंगी, जहां वे अब हमारे लिए दृश्यमान नहीं हैं।

इसके अलावा, 1990 के दशक तक, दूर की आकाशगंगाओं के लाल रंग के मापन से पता चला कि पिछले कुछ वर्षों से यूनिवर्स के विस्तार में तेजी आ रही है। इसने "डार्क एनर्जी" जैसे सिद्धांतों को जन्म दिया है, जहां एक अनदेखी ताकत इसके माध्यम से आगे बढ़ने वाली वस्तुओं के बजाय अंतरिक्ष के विस्तार को चला रही है (इस प्रकार प्रकाश की गति पर बाधा नहीं डालती है या सापेक्षता का उल्लंघन करती है)।

विशेष और सामान्य सापेक्षता के साथ, एक वैक्यूम में प्रकाश की गति का आधुनिक मूल्य ब्रह्मांड विज्ञान, क्वांटम भौतिकी और कण भौतिकी के मानक मॉडल को सूचित करने के लिए चला गया है। ऊपरी सीमा के बारे में बात करते समय यह एक स्थिर बना रहता है जिस पर द्रव्यमान रहित कण यात्रा कर सकते हैं, और उन कणों के लिए एक अस्वीकार्य अवरोध बना रहता है जिनमें द्रव्यमान होता है।

शायद, किसी दिन, हम प्रकाश की गति को पार करने का एक तरीका खोज लेंगे। हालांकि हमारे पास इस बारे में कोई व्यावहारिक विचार नहीं है कि यह कैसे हो सकता है, स्मार्ट धन उन प्रौद्योगिकियों पर लगता है जो हमें स्पेसटाइम के नियमों को दरकिनार करने की अनुमति देगा, या तो ताना बुलबुले (उर्फ अल्युबेर्रे ताना ड्राइव) बनाकर, या इसके माध्यम से ट्यूनिंग। उर्फ। वर्महोल)।

उस समय तक, हमें बस उस ब्रह्मांड से संतुष्ट होना होगा जिसे हम देख सकते हैं, और इसके उस भाग की खोज करने के लिए जो पारंपरिक तरीकों का उपयोग कर उपलब्ध है।

हमने अंतरिक्ष पत्रिका के लिए प्रकाश की गति के बारे में कई लेख लिखे हैं। यहाँ प्रकाश की गति कितनी तेज़ है ?, प्रकाश की तुलना में आकाशगंगाएँ कितनी तेजी से आगे बढ़ रही हैं ?, प्रकाश की गति की तुलना में अंतरिक्ष यात्रा कितनी तेज़ हो सकती है ?, और प्रकाश की गति को तोड़ना।

यहां एक शांत कैलकुलेटर है जो आपको प्रकाश की गति के लिए कई अलग-अलग इकाइयों को बदलने की सुविधा देता है, और यहां एक सापेक्षता कैलकुलेटर है, यदि आप प्रकाश की गति की लगभग यात्रा करना चाहते हैं।

खगोल विज्ञान कास्ट में एक एपिसोड भी है जो प्रकाश की गति के बारे में प्रश्नों को संबोधित करता है - प्रश्न दिखाएँ: सापेक्षता, सापेक्षता और अधिक सापेक्षता।

सूत्रों का कहना है: