سرعة الضوء

سرعة الضوء هي سرعة الموجات الكهرومغناطيسية . ينتقل الضوء بسرعة أبطأ داخل مواد مثل الزجاج أو الماء؛ وتكون سرعته القصوى في الفراغ. سرعة الضوء في الفراغ هي ثابت فيزيائي عالمي يُرمز له بالرمز c (في معايير ISO و IEC).ج0{\displaystyle c_{0}}[ 4 ] )، يساوي تمامًا299792458 م/ ث .  [ 2 ] وهي قيمة دقيقة لأنه، بموجب اتفاق دولي، يُعرَّف المتر بأنه طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها 1 /299,792,458 ثانية. تُعادل قيمة 299,792,458 مترًا في الثانية ما يقاربمليار كيلومتر في الساعة، أو 700مليون ميل في الساعة. للاطلاع على تقديرات أخرى لسرعة الضوء (c) ، صالحة لوحدات وأحجام مختلفة، يُرجى مراجعة مربع المعلومات. يُشير مصطلح "سرعة الضوء" إلى سرعة الضوء في الفراغ في أي سياق يُفترض فيه وجود الفراغ. [ 4 ]  

تنتقل جميع أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الضوء المرئي ، في الفراغ بسرعة الضوء (c) ، وكذلك الجسيمات عديمة الكتلة واضطرابات المجال ، مثل موجات الجاذبية . سرعة الضوء في الفراغ ثابتة لجميع المراقبين ، بغض النظر عن سرعتهم النسبية. ونتيجة لذلك، تنتقل الجسيمات عديمة الكتلة والموجات بسرعة الضوء (c) في الفراغ بغض النظر عن حركة المصدر أو الإطار المرجعي العطالي للمراقب . تُعد سرعة الضوء في الفراغ الحد الأقصى لسرعة انتقال المعلومات أو المادة أو الطاقة عبر الفضاء . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] يمكن تسريع الجسيمات ذات الكتلة السكونية غير الصفرية للاقتراب من سرعة الضوء (c)، لكنها لا تستطيع بلوغها أبدًا، بغض النظر عن الإطار المرجعي الذي تُقاس سرعتها فيه.

في المسافات الطويلة والقياسات الدقيقة، تُحدث سرعة الضوء المحدودة تأثيرات ملحوظة. فمعظم ضوء النجوم الذي يُرى من الأرض يعود إلى الماضي البعيد، مما يُتيح للبشر دراسة تاريخ الكون من خلال رصد الأجرام البعيدة. وعند التواصل مع المركبات الفضائية البعيدة ، قد تستغرق الإشارات ساعات للوصول. وفي مجال الحوسبة ، تُحدد سرعة الضوء الحد الأدنى لتأخير الاتصال . كما يُمكن استخدام سرعة الضوء في الفراغ في قياسات زمن الرحلة لقياس المسافات الشاسعة بدقة فائقة.

سرعة انتشار الضوء عبر المواد الشفافة ، كالزجاج والهواء، أقل من سرعة الضوء في الزمن ( c) . وبالمثل، فإن سرعة الموجات الكهرومغناطيسية حول الأسلاك ( سرعة الكهرباء ) أبطأ من c . تُسمى النسبة بين c وسرعة الضوء v في المادة معامل انكسار المادة n ( n = c / v ) . على سبيل المثال، بالنسبة للضوء المرئي، يبلغ معامل انكسار الزجاج عادةً حوالي 1.5، مما يعني أن الضوء في الزجاج ينتقل بسرعة c / 1.5 200,000 كم / ث ( 124,000 ميل / ث) . أما معامل انكسار الهواء للضوء المرئي فيبلغ حوالي 1.0003، لذا فإن سرعة الضوء في الهواء أبطأ من c بحوالي 90 كم/ث (56 ميل/ث) .    

في سياق النسبية، يُمكن استخدام السرعة الضوئية . [ 4 ] في بعض الحالات، قد تبدو الأجسام أو الموجات وكأنها تتحرك بسرعة تفوق سرعة الضوء ، وهو ما يُعرف أيضًا بالسرعة الفائقة للضوء. تُظهر الحسابات المبسطة لسرعة المجرات البعيدة، نتيجة لتوسع الكون، أنها تتجاوز سرعة الضوء، ولكن لا يُمكن تعريف سوى السرعة المحلية تعريفًا دقيقًا. أثبت أولي رومر لأول مرة أن الضوء لا ينتقل لحظيًا من خلال دراسة الحركة الظاهرية لقمر المشتري " آيو " . في ورقة بحثية نُشرت عام 1865 ، اقترح جيمس كلارك ماكسويل أن الضوء موجة كهرومغناطيسية ، وبالتالي، ينتقل بسرعة c . [ 8 ] افترض ألبرت أينشتاين أن سرعة الضوء بالنسبة لأي إطار مرجعي قصوري، ثابتة ومستقلة عن حركة مصدر الضوء. [ 9 ] استكشف نتائج تلك الفرضية من خلال اشتقاق نظرية النسبية ، وأظهر بذلك أن للمعامل c أهمية خارج نطاق الضوء والكهرومغناطيسية . في نظرية النسبية، يربط c بين المكان والزمان ، ويظهر في معادلة تكافؤ الكتلة والطاقة الشهيرة ، E = mc² . [ 10 ]

الترميز

يُرمز عادةً لسرعة الضوء في الفراغ بالحرف c الصغير . أصل اختيار هذا الحرف غير واضح، وتتضمن التخمينات أن "c" يرمز إلى "ثابت" أو الكلمة اللاتينية celeritas (بمعنى "السرعة"). [ 11 ] استُخدم الحرف "c" للدلالة على "السرعة" في كتب ليونارد أويلر وغيره، ولكن هذه السرعة لم تكن خاصة بالضوء؛ فقد كتب إسحاق أسيموف مقالًا علميًا مبسطًا بعنوان "C لـ Celeritas"، لكنه لم يوضح أصل هذا الحرف. [ 12 ] في عام 1856، استخدم ويلهلم إدوارد ويبر ورودولف كولراوش الحرف c للدلالة على ثابت مختلف، تبين لاحقًا أنه يساوي √2 ضعف سرعة الضوء في الفراغ. تاريخيًا، استُخدم الرمز V كرمز بديل لسرعة الضوء، وقد قدمه جيمس كلارك ماكسويل عام 1865. وفي عام 1903، استخدم ماكس أبراهام الرمز c بمعناه الحديث في كتاب مدرسي واسع الانتشار حول الكهرومغناطيسية. استخدم آينشتاين الرمز V في أوراقه البحثية الأصلية باللغة الألمانية حول النسبية الخاصة عام 1905 ، لكنه في عام 1907 تحول إلى الرمز c ، الذي أصبح حينها الرمز القياسي لسرعة الضوء. [ 13 ] [ 11 ]

يُستخدم أحيانًا الرمز c للدلالة على سرعة الموجات في أي وسط مادي، بينما يُستخدم الرمز c₀ للدلالة على سرعة الضوء في الفراغ. [ 14 ]

في أنظمة الوحدات

يُعرَّف الثابت c في النظام الدولي للوحدات (SI) على النحو التالي بالضبط299,792,458 م  . تُستخدم هذه القيمة الثابتة لتعريف المتر بأنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ بالضبط في 1 /299792458 من الثانية . وتُعرَّف الثانية بدورها بأنها المدة الزمنية التي يستغرقها9,192,631,770 دورة  من الإشعاع المنبعث من ذرة السيزيوم -133 في انتقال بين حالتين طاقيتين محددتين . [ 15 ] وباستخدام القيمة الثابتة لـ c وقياس دقيق للثانية، يتم تحديد قيمة المتر المعياري . [ 16 ]

قبل عام 1983، كان المتر يُعرَّف بشكل منفصل عن الثانية، وكانت سرعة الضوء تُقاس تجريبياً. وقد اختيرت القيمة المحددة لسرعة الضوء الثابتة في نظام الوحدات الحالي لتتوافق مع أفضل القياسات المتاحة قبل عام 1983. [ 15 ] [ 17 ] أما التعريف الحالي للثانية فقد اعتُمد عام 1967.

باعتبارها ثابتًا فيزيائيًا ذا أبعاد ، تختلف القيمة العددية لـ c باختلاف أنظمة الوحدات. على سبيل المثال، في الوحدات الإمبراطورية ، تبلغ سرعة الضوء تقريبًا186282 ميلاً في الثانية. هذه القيمة لا تختلف إلا بنسبة أقل من 2 % عن مليار قدم في الثانية أو قدم واحدة في النانوثانية. [ 18 ] قامت غريس موراي هوبر ، الضابطة البحرية وعالمة الحاسوب ، بتوزيع أسلاك طولها قدم واحدة على زملائها في أواخر الستينيات لتوضيح أهمية تصميم مكونات أصغر لزيادة سرعة الحوسبة. [ 19 ]

في فروع الفيزياء التي يظهر فيها معامل السرعة c بكثرة، كما هو الحال في النسبية، يشيع استخدام أنظمة الوحدات الطبيعية للقياس أو نظام الوحدات الهندسية حيث c = 1. [ 20 ] [ 21 ] باستخدام هذه الوحدات، لا يظهر c صراحةً لأن الضرب أو القسمة على 1 لا يؤثر على النتيجة. وتبقى  وحدته، وهي ثانية ضوئية لكل ثانية، ذات صلة حتى عند حذفه.

دور أساسي في الفيزياء

سرعة انتشار الموجات الضوئية في الفراغ مستقلة عن حركة مصدر الموجة وعن الإطار المرجعي العطالي للمراقب. وقد افترض أينشتاين هذا الثبات في سرعة الضوء عام ١٩٠٥، [ ٩ ] مستلهماً ذلك من نظرية ماكسويل في الكهرومغناطيسية وعدم وجود دليل على حركة ضد الأثير المضيء . [ ٢٢ ] وقد أظهرت تجارب مثل تجربة كينيدي-ثورندايك وتجربة آيفز-ستيلويل أن هذا الافتراض يتطابق مع الملاحظات التجريبية. [ ٢٣ ]

تستكشف النظرية النسبية الخاصة تبعات ثبات سرعة الضوء ( c) بافتراض أن قوانين الفيزياء واحدة في جميع الأطر المرجعية العطالية. [ 24 ] [ 25 ] ومن هذه التبعات أن c هي السرعة التي يجب أن تتحرك بها جميع الجسيمات والموجات عديمة الكتلة، بما في ذلك الضوء، في الفراغ. [ 26 ]

تبدأ γ من 1 عندما تكون v تساوي صفرًا وتبقى ثابتة تقريبًا لقيم v الصغيرة، ثم تنحني بشكل حاد لأعلى ولها خط تقارب رأسي، وتتباعد إلى ما لا نهاية موجبة عندما تقترب v من c.
عامل لورنتز γ كدالة للسرعة. يبدأ من  1 ويقترب من اللانهاية عندما تقترب v من c . 

للنسبية الخاصة العديد من النتائج غير البديهية التي تم التحقق منها تجريبياً. [ 27 ] تشمل هذه النتائج تكافؤ الكتلة والطاقة ( E = mc² ) ، وانكماش الطول (تتقلص الأجسام المتحركة)، ودوران تيريل (الدوران الظاهري)، [ 28 ] [ 29 ] وتمدد الزمن (تتحرك الساعات المتحركة ببطء). يُعرف العامل γ الذي تنكمش به الأطوال وتتمدد به الأزمنة بعامل لورنتز، ويُعطى بالعلاقة γ = (1 − / ) ⁻¹/² ، حيث v هي سرعة الجسم. يكون الفرق بين γ و 1 ضئيلاً عند السرعات الأقل بكثير من c ، مثل معظم السرعات اليومية - وفي هذه الحالة ، تُقارب النسبية الغاليلية النسبية الخاصة بدقة - ولكنه يزداد عند السرعات النسبية ويتباعد إلى ما لا نهاية كلما اقتربت v من c . على سبيل المثال، يحدث معامل تمدد زمني مقداره γ = 2 عند سرعة نسبية تبلغ 86.6% من سرعة الضوء ( v = 0.866 c ). وبالمثل، يحدث معامل تمدد زمني مقداره γ = 10 عند سرعة تبلغ 99.5% من سرعة الضوء ( v = 0.995 c ).     

يمكن تلخيص نتائج النسبية الخاصة بمعاملة المكان والزمان كبنية موحدة تُعرف باسم الزمكان (حيث يمثل c وحدات المكان والزمان)، واشتراط أن تُحقق النظريات الفيزيائية تناظرًا خاصًا يُسمى ثبات لورنتز ، والذي يتضمن صيغته الرياضية المعامل c . [ 30 ] يُعد ثبات لورنتز فرضية شبه عالمية للنظريات الفيزيائية الحديثة، مثل الديناميكا الكهربائية الكمومية ، والديناميكا اللونية الكمومية ، والنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، والنسبية العامة . ولذلك، فإن المعامل c حاضر في كل مكان في الفيزياء الحديثة، ويظهر في العديد من السياقات التي لا علاقة لها بالضوء. على سبيل المثال، تتنبأ النسبية العامة بأن c هي أيضًا سرعة الجاذبية وموجات الجاذبية ، [ 31 ] وقد اتفقت ملاحظات موجات الجاذبية مع هذا التنبؤ. [ 32 ] في الأطر المرجعية غير العطالية (الزمكان المنحني بفعل الجاذبية أو الأطر المرجعية المتسارعة )، تكون سرعة الضوء المحلية ثابتة وتساوي c ، ولكن سرعة الضوء قد تختلف عن c عند قياسها من إطار مرجعي بعيد، وذلك تبعًا لكيفية استقراء القياسات إلى المنطقة. [ 33 ]      

يُفترض عمومًا أن الثوابت الأساسية، مثل سرعة الضوء (c)، لها القيمة نفسها في جميع أنحاء الزمكان، أي أنها لا تعتمد على الموقع ولا تتغير مع الزمن. مع ذلك، أشارت نظريات مختلفة إلى احتمال تغير سرعة الضوء بمرور الزمن . [ 34 ] [ 35 ] لم يُعثر على دليل قاطع على هذه التغيرات، لكنها لا تزال موضوعًا لبحوث مستمرة. [ 36 ] [ 37 ] 

يُفترض عمومًا أن سرعة الضوء في الاتجاهين متساوية الخواص ، أي أنها متساوية القيمة بغض النظر عن اتجاه القياس. وقد وضعت ملاحظات الانبعاثات من مستويات الطاقة النووية كدالة لاتجاه النوى المُصدرة في مجال مغناطيسي (انظر تجربة هيوز-دريفر )، وملاحظات الرنانات البصرية الدوارة (انظر تجارب الرنانات ) حدودًا صارمة على التباين المحتمل في الاتجاهين . [ 38 ] [ 39 ]

الحد الأقصى للسرعات

يمتلك جسم ذو كتلة سكون m وسرعة v بالنسبة إلى مختبر طاقة حركية مقدارها ( γ 1) mc² بالنسبة إلى ذلك المختبر، حيث γ هو عامل لورنتز المُعرَّف أعلاه. يقترب عامل γ من اللانهاية عندما تقترب v من c ، ويتطلب الأمر كمية لا نهائية من الطاقة لتسريع جسم ذي كتلة إلى سرعة الضوء. [ 40 ] : 13.3 سرعة الضوء هي الحد الأعلى لسرعات الأجسام ذات كتلة السكون الموجبة. يؤكد تحليل الفوتونات الفردية أن المعلومات لا يمكنها الانتقال بسرعة أكبر من سرعة الضوء. [ 41 ] [ 42 ] وقد تم إثبات ذلك تجريبياً في العديد من اختبارات الطاقة والزخم النسبيين . [ 43 ] 

تُصوَّر ثلاثة أزواج من محاور الإحداثيات لها نفس نقطة الأصل A؛ في الإطار الأخضر، يكون المحور x أفقيًا والمحور ct رأسيًا؛ في الإطار الأحمر، يكون المحور x′ منحرفًا قليلًا للأعلى، والمحور ct′ منحرفًا قليلًا لليمين، بالنسبة للمحاور الخضراء؛ في الإطار الأزرق، يكون المحور x″ منحرفًا قليلًا للأسفل، والمحور ct″ منحرفًا قليلًا لليسار، بالنسبة للمحاور الخضراء. النقطة B على المحور x الأخضر، إلى يسار A، لها قيمة ct تساوي صفرًا، وقيمة ct′ موجبة، وقيمة ct″ سالبة.
يسبق الحدث أ الحدث ب في الإطار الأحمر، ويتزامن مع ب في الإطار الأخضر، ويتبع ب في الإطار الأزرق.    

بشكلٍ عام، يستحيل أن تنتقل الإشارات أو الطاقة بسرعة تفوق سرعة الضوء (c) . يُعرف أحد الأدلة على ذلك بمبدأ السببية . إذا كانت المسافة المكانية بين حدثين A و B أكبر من الفترة الزمنية بينهما مضروبة في فستكون هناك أطر مرجعية يسبق فيها A الحدث B ، وأخرى يسبق فيها B الحدث A ، وثالثة يكون فيها الحدثان متزامنين. ونتيجةً لذلك، إذا كان شيء ما ينتقل بسرعة تفوق c بالنسبة لإطار مرجعي قصوري، فإنه سينتقل عكسيًا في الزمن بالنسبة لإطار مرجعي آخر، وبالتالي سيُنتهك مبدأ السببية. [ 44 ] : 497 [ 45 ] [ 46 ] في مثل هذا الإطار المرجعي، يمكن ملاحظة "النتيجة" قبل "سببها". لم يُسجّل مثل هذا الانتهاك لمبدأ السببية قط، [ 47 ] وسيؤدي إلى مفارقات مثل الهاتف المضاد التاكيوني . [ 48 ]         

في بعض المعالجات النظرية، يسمح تأثير شارنهورست للإشارات بالانتقال بسرعة تفوق سرعة الضوء (c) بمقدار جزء واحد من 10^ 36 . [ 49 ] ومع ذلك، لا تُظهر مقاربات أخرى لنفس الإعداد الفيزيائي أي تأثير من هذا القبيل. [ 50 ] ويبدو أن الظروف الخاصة التي قد يحدث فيها هذا التأثير تمنع استخدامه لانتهاك مبدأ السببية. 

سرعة الضوء في اتجاه واحد

لا يمكن التحقق تجريبياً من أن سرعة الضوء في الاتجاهين (مثلاً، من مصدر إلى مرآة والعودة) مستقلة عن الإطار المرجعي، لأنه من المستحيل قياس سرعة الضوء في اتجاه واحد (مثلاً، من مصدر إلى كاشف بعيد) دون وجود اتفاقية لمزامنة الساعات عند المصدر والكاشف. وباعتماد مزامنة أينشتاين للساعات، تصبح سرعة الضوء في اتجاه واحد مساوية لسرعة الضوء في الاتجاهين بحكم التعريف. [ 51 ] [ 47 ]

ملاحظات وتجارب أسرع من الضوء

قد تبدو في بعض الحالات أن المادة أو الطاقة أو الإشارة الحاملة للمعلومات تنتقل بسرعات تفوق سرعة الضوء (c) ، لكنها في الواقع لا تنتقل بهذه السرعة. فعلى سبيل المثال، كما هو موضح في قسم انتشار الضوء في وسط ما أدناه، يمكن أن تتجاوز سرعات العديد من الموجات سرعة الضوء (c) . ويمكن أن تتجاوز سرعة طور الأشعة السينية عند مرورها عبر معظم أنواع الزجاج سرعة الضوء (c) بشكل روتيني [ 52 ] ، لكن سرعة الطور لا تحدد السرعة التي تنقل بها الموجات المعلومات [ 53 ] .  

إذا سُلط شعاع ليزر بسرعة على جسم بعيد، فقد تتحرك بقعة الضوء بسرعة تفوق سرعة الضوء (c) ، على الرغم من أن الحركة الأولية للبقعة تتأخر بسبب الوقت الذي يستغرقه الضوء للوصول إلى الجسم البعيد بسرعة الضوء (c) . ومع ذلك، فإن الكيانات المادية الوحيدة المتحركة هي الليزر والضوء المنبعث منه، والذي ينتقل بسرعة الضوء (c) من الليزر إلى مختلف مواقع البقعة. وبالمثل، يمكن جعل الظل المسقط على جسم بعيد يتحرك بسرعة تفوق سرعة الضوء (c) بعد تأخير زمني. [ 54 ] في كلتا الحالتين، لا تنتقل أي مادة أو طاقة أو معلومات بسرعة تفوق سرعة الضوء. [ 55 ]    

قد تتجاوز قيمة معدل تغير المسافة بين جسمين في إطار مرجعي يتحركان بالنسبة له ( سرعة اقترابهما ) قيمة c . ومع ذلك، فإن هذا لا يمثل سرعة أي جسم منفرد كما تم قياسها في إطار مرجعي قصوري واحد. [ 55 ] 

يبدو أن بعض التأثيرات الكمومية تنتقل آنيًا، وبالتالي أسرع من سرعة الضوء (c) ، كما في مفارقة إي بي آر . ومن الأمثلة على ذلك الحالات الكمومية لجسيمين يمكن تشابكهما . فإلى حين رصد أيٍّ من الجسيمين، يكونان في حالة تراكب بين حالتين كموميتين. إذا تم فصل الجسيمين ورُصدت الحالة الكمومية لأحدهما، تُحدد الحالة الكمومية للجسيم الآخر آنيًا. مع ذلك، يستحيل التحكم في الحالة الكمومية التي سيتخذها الجسيم الأول عند رصده، لذا لا يمكن نقل المعلومات بهذه الطريقة. [ 55 ] [ 56 ]

هناك تأثير كمومي آخر يتنبأ بحدوث سرعات تفوق سرعة الضوء، يُعرف بتأثير هارتمان : في ظل ظروف معينة، يكون الزمن اللازم لجسيم افتراضي لاختراق حاجز ثابتًا، بغض النظر عن سمك الحاجز. [ 57 ] [ 58 ] قد يؤدي هذا إلى عبور جسيم افتراضي فجوة كبيرة بسرعة تفوق سرعة الضوء. مع ذلك، لا يمكن إرسال أي معلومات باستخدام هذا التأثير. [ 59 ]

تُلاحَظ ما يُسمى بالحركة فائقة السرعة في بعض الأجرام الفلكية، [ 60 ] مثل النفاثات النسبية للمجرات الراديوية والكوازارات . مع ذلك، لا تتحرك هذه النفاثات بسرعات تتجاوز سرعة الضوء؛ فالحركة فائقة السرعة الظاهرية هي تأثير إسقاط ناتج عن أجسام تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء وتقترب من الأرض بزاوية صغيرة بالنسبة لخط الرؤية؛ ولأن الضوء المنبعث عندما كانت النفاثة أبعد استغرق وقتًا أطول للوصول إلى الأرض، فإن الفترة الزمنية بين رصدين متتاليين تُقابلها فترة زمنية أطول بين لحظتي انبعاث أشعة الضوء. [ 61 ]

تبين أن تجربة أجريت عام 2011، حيث لوحظ أن النيوترينوات تسافر بسرعة تفوق سرعة الضوء، كانت نتيجة خطأ تجريبي. [ 62 ] [ 63 ]

في نماذج الكون المتوسع ، كلما زادت المسافة بين المجرات، زادت سرعة ابتعادها. على سبيل المثال، يُفترض أن المجرات البعيدة عن الأرض تتحرك مبتعدةً عنها بسرعات تتناسب مع مسافاتها. خارج حدود تُسمى كرة هابل ، يصبح معدل ازدياد بعدها عن الأرض أكبر من سرعة الضوء. [ 64 ] هذه المعدلات، المُعرَّفة بأنها الزيادة في المسافة الفعلية لكل وحدة زمنية كونية ، ليست سرعات بالمعنى النسبي. إن سرعات الابتعاد الكونية التي تفوق سرعة الضوء ليست سوى نتيجة لاختلاف الإحداثيات .

انتشار الضوء

في الفيزياء الكلاسيكية ، يُوصف الضوء بأنه نوع من الموجات الكهرومغناطيسية . ويُوصَف السلوك الكلاسيكي للمجال الكهرومغناطيسي بمعادلات ماكسويل ، التي تتنبأ بأن السرعة c التي تنتشر بها الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الضوء) في الفراغ ترتبط بالسعة والحث الموزعين للفراغ، والمعروفين على التوالي بالثابت الكهربائي ε₀ والثابت المغناطيسي μ₀ ، وفقًا للمعادلة [ 65 ] . ج=1ε0μ0.{\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}.}

في الفيزياء الكمومية الحديثة ، يُوصف المجال الكهرومغناطيسي بنظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية (QED). في هذه النظرية، يُوصف الضوء بالإثارات الأساسية (أو الكمات) للمجال الكهرومغناطيسي، والتي تُسمى الفوتونات . في الديناميكا الكهربائية الكمومية، الفوتونات جسيمات عديمة الكتلة ، وبالتالي، وفقًا للنسبية الخاصة، فإنها تنتقل بسرعة الضوء في الفراغ. [ 26 ]

تمّت دراسة امتدادات نظرية الكهروديناميكا الكمية (QED) التي يكون فيها للفوتون كتلة. في هذه النظرية، تعتمد سرعة الفوتون على تردده، وتكون السرعة الثابتة c في النسبية الخاصة هي الحد الأعلى لسرعة الضوء في الفراغ. [ 33 ] لم يُلاحظ أي تغير في سرعة الضوء مع التردد في الاختبارات الدقيقة، مما يفرض قيودًا صارمة على كتلة الفوتون. [ 66 ] يعتمد الحد المُستنتج على النموذج المُستخدم: إذا وُصف الفوتون ذو الكتلة بنظرية بروكا ، [ 67 ] فإن الحد الأعلى التجريبي لكتلته يبلغ حوالي × 10 -57 غرامًا ؛ [ 68 ] إذا تم توليد كتلة الفوتون بواسطة آلية هيغز ، فإن الحد الأعلى التجريبي يكون أقل دقة، m 10 −14 إلكترون فولت/ ثانية²  (تقريبًا )2 × 10 −47  غرام ). [ 67 ]

سبب آخر لتغير سرعة الضوء بتغير تردده هو عدم انطباق النسبية الخاصة على المقاييس الصغيرة جدًا، كما تنبأت به بعض نظريات الجاذبية الكمومية المقترحة . في عام ٢٠٠٩، لم يُظهر رصد انفجار أشعة غاما GRB 090510 أي دليل على اعتماد سرعة الفوتون على الطاقة، مما يدعم القيود الصارمة في نماذج محددة لتكميم الزمكان حول كيفية تأثر هذه السرعة بطاقة الفوتون عند الطاقات التي تقترب من مقياس بلانك . [ ٦٩ ]

في وسط

في وسط ما، لا ينتشر الضوء عادةً بسرعة تساوي سرعة الضوء ( c) ؛ علاوة على ذلك، تنتقل أنواع الموجات الضوئية المختلفة بسرعات مختلفة. تُسمى سرعة انتشار القمم والقيعان الفردية لموجة مستوية (موجة تملأ الفضاء بأكمله، بتردد واحد فقط) بسرعة الطور v<sub> p</sub> . أما الإشارة الفيزيائية ذات المدى المحدود (نبضة ضوئية) فتنتقل بسرعة مختلفة. ينتقل الغلاف الكلي للنبضة بسرعة المجموعة v<sub> g</sub> ، بينما ينتقل الجزء الأول منها بسرعة الجبهة v<sub> f</sub> . [ 70 ]   

تتحرك موجة معدلة من اليسار إلى اليمين. توجد ثلاث نقاط محددة بنقطة: نقطة زرقاء عند عقدة الموجة الحاملة، ونقطة خضراء عند قمة الغلاف، ونقطة حمراء في مقدمة الغلاف.
تتحرك النقطة الزرقاء بسرعة التموجات، وهي سرعة الطور؛ وتتحرك النقطة الخضراء بسرعة الغلاف، وهي سرعة المجموعة؛ وتتحرك النقطة الحمراء بسرعة الجزء الأمامي من النبضة، وهي سرعة الجبهة.

تُعدّ سرعة الطور عاملاً هاماً في تحديد كيفية انتقال الموجة الضوئية عبر مادة ما أو من مادة إلى أخرى. وغالباً ما تُعبّر عنها بدلالة معامل الانكسار . يُعرّف معامل انكسار المادة بأنه نسبة سرعة الضوء (c) إلى سرعة الطور (vp ) في تلك المادة: فمعاملات الانكسار الأكبر تدل على سرعات أقل. قد يعتمد معامل انكسار المادة على تردد الضوء، أو شدته، أو استقطابه ، أو اتجاه انتشاره؛ ولكن في كثير من الحالات، يُمكن اعتباره ثابتاً يعتمد على المادة. يبلغ معامل انكسار الهواء حوالي 1.0003. [ 71 ] أما الأوساط الأكثر كثافة، مثل الماء ، [ 72 ] والزجاج ، [ 73 ] والماس ، [ 74 ] فلها معاملات انكسار تبلغ حوالي 1.3 و1.5 و2.4 على التوالي، للضوء المرئي. 

في مواد غريبة مثل مكثفات بوز-أينشتاين قرب الصفر المطلق ، قد لا تتجاوز السرعة الفعلية للضوء بضعة أمتار في الثانية. مع ذلك، يُمثل هذا تأخيرًا في الامتصاص وإعادة الإشعاع بين الذرات، كما هو الحال مع جميع السرعات الأبطأ من سرعة الضوء في المواد. كمثال متطرف على "تباطؤ" الضوء في المادة، ادعى فريقان مستقلان من الفيزيائيين إيقاف الضوء تمامًا بتمريره عبر مكثف بوز-أينشتاين لعنصر الروبيديوم . يشير الوصف الشائع لـ"توقف" الضوء في هذه التجارب إلى تخزينه في حالات الإثارة للذرات، ثم إعادة انبعاثه لاحقًا، عند تحفيزه بنبضة ليزر ثانية. خلال فترة "توقفه"، لم يعد ضوءًا. ينطبق هذا السلوك عمومًا على المستوى المجهري على جميع الأوساط الشفافة التي "تبطئ" سرعة الضوء. [ 75 ]

في المواد الشفافة، يكون معامل الانكسار عادةً أكبر من 1، مما يعني أن سرعة الطور أقل من c . في مواد أخرى، قد يصبح معامل الانكسار أصغر من  1 عند بعض الترددات؛ بل قد يصبح سالبًا في بعض المواد النادرة. [ 76 ] ويقتضي شرط عدم انتهاك السببية أن يرتبط الجزءان الحقيقي والخيالي من ثابت العزل الكهربائي لأي مادة، واللذان يُقابلان على التوالي معامل الانكسار ومعامل التوهين ، بعلاقات كرامرز-كرونيغ . [ 77 ] [ 78 ] عمليًا، يعني هذا أنه في مادة ذات معامل انكسار أقل من 1، سيتم امتصاص الموجة بسرعة. [ 79 ]

تتلاشى النبضة ذات السرعات الجماعية والطورية المختلفة (والتي تحدث عندما لا تكون السرعة الطورية متساوية لجميع ترددات النبضة) بمرور الوقت، وهي عملية تُعرف بالتشتت . تتميز بعض المواد بسرعة جماعية منخفضة للغاية (أو حتى معدومة) لموجات الضوء، وهي ظاهرة تُسمى الضوء البطيء . [ 80 ] أما العكس، أي السرعات الجماعية التي تتجاوز سرعة الضوء (c) ، فقد طُرحت نظريًا في عام 1993 وتحققت تجريبيًا في عام 2000. [ 81 ] بل من الممكن أن تصبح السرعة الجماعية لانهائية أو سالبة، مع انتقال النبضات بشكل فوري أو عكسي في الزمن. [ 70 ]

لا تسمح أي من هذه الخيارات بنقل المعلومات بسرعة تتجاوز سرعة الضوء ( c) . من المستحيل نقل المعلومات بنبضة ضوئية بسرعة تتجاوز سرعة الجزء الأول من النبضة (سرعة المقدمة). ويمكن إثبات أن هذه السرعة (في ظل افتراضات معينة) تساوي دائمًا سرعة الضوء ( c ). [ 70 ]

من الممكن أن يتحرك جسيم عبر وسط ما بسرعة تفوق سرعة طور الضوء في ذلك الوسط (ولكنها لا تزال أبطأ من سرعة الضوء ). عندما يتحرك جسيم مشحون بهذه السرعة في مادة عازلة ، ينبعث ما يعادل موجة صدمية كهرومغناطيسية ، تُعرف باسم إشعاع تشيرينكوف . [ 82 ]

الآثار العملية للحدودية

تُعد سرعة الضوء ذات أهمية بالغة في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية ، حيث يكون زمن التأخير في اتجاه واحد وزمن التأخير ذهابًا وإيابًا أكبر من الصفر. وينطبق هذا على نطاقات واسعة، من الصغيرة إلى الفلكية. من جهة أخرى، تعتمد بعض التقنيات على سرعة الضوء المحدودة، كما هو الحال في قياس المسافات.

على نطاق صغير

في أجهزة الكمبيوتر ، تفرض سرعة الضوء حدًا على سرعة إرسال البيانات بين المعالجات . إذا كان المعالج يعمل بسرعةعند تردد 1 جيجاهرتز  ، لا يمكن للإشارة أن تنتقل إلا لمسافة قصوى تبلغ حوالي 30 سنتيمترًا ( قدمًا واحدًا) في دورة ساعة واحدة - وفي الواقع، تكون هذه المسافة أقصر من ذلك نظرًا لأن لوحة الدوائر المطبوعة تكسر الإشارات وتبطئها. لذلك، يجب وضع المعالجات بالقرب من بعضها البعض، وكذلك رقائق الذاكرة ، لتقليل زمن استجابة الاتصال، ويجب توخي الحذر عند توصيل الأسلاك بينها لضمان سلامة الإشارة . إذا استمرت ترددات الساعة في الازدياد، فقد تصبح سرعة الضوء في نهاية المطاف عاملًا محددًا للتصميم الداخلي للرقائق الفردية . [ 83 ] [ 84 ]  

مسافات شاسعة على الأرض

التمثيل الصوتي لسرعة الضوء: في الفترة الفاصلة بين الصفارات، يسافر الضوء على محيط الأرض عند خط الاستواء.

بافتراض أن محيط الأرض عند خط الاستواء يبلغ حوالي40075 كم ،  وهذا c حواليبسرعة 300,000 كم   ، يبلغ أقصر زمن نظري لانتقال معلومة ما عبر نصف الكرة الأرضية على سطحها حوالي 67 مللي ثانية. وعندما ينتقل الضوء في الألياف البصرية ( مادة شفافة )، يكون زمن الانتقال الفعلي أطول، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن سرعة الضوء أبطأ بنحو 35% في الألياف البصرية ذات معامل انكسار n يبلغ حوالي 1.52. [ 85 ] ونادرًا ما توجد خطوط مستقيمة في الاتصالات العالمية، ويزداد زمن الانتقال عندما تمر الإشارات عبر مفاتيح إلكترونية أو مُجددات إشارة. [ 86 ]

على الرغم من أن هذه المسافة غير ذات أهمية في معظم التطبيقات، إلا أن زمن الاستجابة يصبح بالغ الأهمية في مجالات مثل التداول عالي التردد ، حيث يسعى المتداولون إلى تحقيق مكاسب طفيفة من خلال إرسال صفقاتهم إلى البورصات قبل المتداولين الآخرين بأجزاء من الثانية. على سبيل المثال، يتجه المتداولون إلى استخدام اتصالات الميكروويف بين مراكز التداول، نظرًا للميزة التي تتمتع بها الموجات الراديوية التي تنتقل بسرعة تقارب سرعة الضوء عبر الهواء، مقارنةً بإشارات الألياف الضوئية الأبطأ نسبيًا . [ 87 ] [ 88 ]

رحلات الفضاء وعلم الفلك

يبلغ قطر القمر ربع قطر الأرض تقريبًا، والمسافة بينهما تعادل ثلاثين ضعف قطر الأرض تقريبًا. ينطلق شعاع ضوئي من الأرض ويصل إلى القمر في غضون ثانية وربع تقريبًا.
يُصوّر الرسم شعاعًا ضوئيًا ينتقل بين الأرض والقمر في الزمن الذي تستغرقه نبضة ضوئية للانتقال بينهما: 1.255 ثانية عند متوسط ​​المسافة المدارية (من سطح إلى سطح). وتُعرض الأحجام النسبية والمسافة بين نظام الأرض والقمر وفقًا للمقياس.

وبالمثل، فإن الاتصالات بين الأرض والمركبات الفضائية ليست فورية. فهناك تأخير قصير من المصدر إلى المستقبل، يزداد وضوحًا مع ازدياد المسافات. وكان هذا التأخير بالغ الأهمية في الاتصالات بين مركز التحكم الأرضي ومركبة أبولو 8 عندما أصبحت أول مركبة فضائية مأهولة تدور حول القمر : فمقابل كل سؤال، كان على مركز التحكم الأرضي الانتظار ثلاث  ثوانٍ على الأقل لتلقي الإجابة. [ 89 ]

قد يتفاوت تأخير الاتصال بين الأرض والمريخ بين خمس وعشرين دقيقة، وذلك تبعًا للموقع النسبي للكوكبين. ونتيجةً لذلك، إذا واجه روبوت على سطح المريخ مشكلةً ما، فلن يدركها المتحكمون به إلا بعد مرور ما يقارب 4 إلى 24 دقيقة . ثم يستغرق وصول الأوامر من الأرض إلى المريخ مدةً إضافيةً تتراوح بين 4 و24 دقيقة . [ 90 ] [ 91 ]

يستغرق استقبال الضوء والإشارات الأخرى من المصادر الفلكية البعيدة وقتًا أطول بكثير. على سبيل المثال، يستغرق الأمر 13  مليار (13 × 10^ 12)٩ ) سنواتٍ يستغرقها الضوء للوصول إلى الأرض من المجرات البعيدة التي رُصدت فيصور حقل هابل فائق العمق . [ ٩٢ ] [ ٩٣ ] تُظهر هذه الصور، الملتقطة اليوم، المجرات كما كانت تبدو قبل ١٣ مليار سنة، عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة. [ ٩٢ ] إن حقيقة أن الأجسام الأبعد تبدو أصغر سنًا، بسبب السرعة المحدودة للضوء، تسمح لعلماء الفلك باستنتاج تطور النجوم والمجراتوالكون نفسه . [ ٩٤ ]

تُقاس المسافات الفلكية أحيانًا بالسنوات الضوئية ، خاصةً في منشورات ووسائل الإعلام العلمية الشعبية . [ 95 ] السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة جوليانية واحدة ، أي حوالي 9461  مليار كيلومتر، أو 5879  مليار ميل، أو 0.3066 فرسخ فلكي . وبتقريب الأرقام، تُعادل السنة الضوئية ما يقارب 10 تريليونات كيلومتر أو 6 تريليونات ميل. يقع نجم بروكسيما سنتوري ، أقرب نجم إلى الأرض بعد الشمس، على بُعد حوالي 4.2 سنة ضوئية . [ 96 ]   

قياس المسافة

تقيس أنظمة الرادار المسافة إلى الهدف من خلال الوقت الذي تستغرقه نبضة الموجة الراديوية للعودة إلى هوائي الرادار بعد انعكاسها عن الهدف؛ والمسافة إلى الهدف تساوي نصف زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا مضروبًا في سرعة الضوء. يقيس جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المسافة بينه وبين أقمار GPS الصناعية بناءً على المدة التي تستغرقها الإشارة الراديوية للوصول من كل قمر صناعي، ومن هذه المسافات يحسب موقع جهاز الاستقبال. ولأن الضوء ينتقل بسرعة تقارب سرعة الضوء.300 ألف  كيلومتر ((186000 ميل  ) في ثانية واحدة، لذا يجب أن تكون هذه القياسات لأجزاء صغيرة من الثانية دقيقة للغاية. يحدد كل من تجربة تحديد المدى بالليزر القمري ، وعلم الفلك الراداري ، وشبكة الفضاء العميق ، المسافات إلى القمر [ 97 ] ، والكواكب [ 98 ] ، والمركبات الفضائية [ 99 ] على التوالي، عن طريق قياس أوقات العبور ذهابًا وإيابًا.

عزيمة

توجد طرق مختلفة لتحديد قيمة c . إحدى هذه الطرق هي قياس سرعة انتشار الموجات الضوئية مباشرةً، وهو ما يمكن القيام به في مختلف الأنظمة الفلكية والأرضية. كما يمكن تحديد c من خلال قوانين فيزيائية أخرى تظهر فيها، على سبيل المثال، بتحديد قيم الثوابت الكهرومغناطيسية ε₀ و μ₀ واستخدام علاقتها بـ c . تاريخيًا، تم الحصول على أدق النتائج بتحديد تردد وطول موجة شعاع الضوء بشكل منفصل، حيث يساوي حاصل ضربهما c . يرد وصف هذا بمزيد من التفصيل في قسم "التداخل الضوئي" أدناه.

في عام 1983، عُرِّف المتر بأنه "طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها 1 /299792458 من الثانية"، [100 ] تحديد قيمة سرعة الضوء عند299,792,458 م/ث  بحسب التعريف، كما هو موضح أدناه . وبالتالي، فإن القياسات الدقيقة لسرعة الضوء تعطي قيمة دقيقة للمتر بدلاً من قيمة دقيقة لـ c .

القياسات الفلكية

قياس سرعة الضوء من الوقت الذي يستغرقه قمر آيو للدوران حول كوكب المشتري، باستخدام كسوف آيو بواسطة ظل كوكب المشتري لقياس مداره بدقة.

يُعدّ الفضاء الخارجي بيئةً ملائمةً لقياس سرعة الضوء نظرًا لاتساعه الهائل وفراغه شبه التام . عادةً، يُقاس الزمن اللازم للضوء لقطع مسافة مرجعية معينة في النظام الشمسي ، مثل نصف قطر مدار الأرض. تاريخيًا، كان من الممكن إجراء هذه القياسات بدقة معقولة، مقارنةً بدقة معرفة طول المسافة المرجعية بوحدات القياس الأرضية.

استخدم أولي رومر قياسًا فلكيًا ليُقدّم أول تقدير كمي لسرعة الضوء عام 1676. [ 101 ] [ 102 ] عند قياسها من الأرض، تكون فترات دوران الأقمار حول كوكب بعيد أقصر عندما تقترب الأرض من الكوكب مقارنةً بابتعادها عنه. الفرق ضئيل، لكن الوقت التراكمي يصبح كبيرًا عند قياسه على مدى أشهر. المسافة التي يقطعها الضوء من الكوكب (أو قمره) إلى الأرض أقصر عندما تكون الأرض في أقرب نقطة من مدارها إلى الكوكب مقارنةً ببعدها عنه، والفرق في المسافة هو قطر مدار الأرض حول الشمس. يُعزى التغير الملحوظ في فترة دوران القمر إلى اختلاف الوقت الذي يستغرقه الضوء لقطع المسافة الأقصر أو الأطول. لاحظ رومر هذا التأثير بالنسبة لأقرب قمر رئيسي لكوكب المشتري ، وهو قمر آيو، واستنتج أن الضوء يستغرق 22 دقيقة لعبور قطر مدار الأرض. [ 101 ]

يُصدر نجم شعاعًا ضوئيًا يصطدم بعدسة التلسكوب. وبينما ينتقل الضوء عبر التلسكوب إلى عدسته العينية، يتحرك التلسكوب نحو اليمين. ولضمان بقاء الضوء داخل التلسكوب، يجب إمالته نحو اليمين، مما يجعل مصدر الضوء البعيد يظهر في موقع مختلف إلى اليمين.
انحراف الضوء: يبدو الضوء القادم من مصدر بعيد وكأنه قادم من موقع مختلف بالنسبة لتلسكوب متحرك بسبب السرعة المحدودة للضوء.

ثمة طريقة أخرى تتمثل في استخدام انحراف الضوء ، الذي اكتشفه وشرحه جيمس برادلي في القرن الثامن عشر. [ 103 ] ينتج هذا التأثير عن الجمع الاتجاهي لسرعة الضوء القادم من مصدر بعيد (مثل نجم) وسرعة الراصد (انظر الرسم البياني على اليمين). وبالتالي، يرى الراصد المتحرك الضوء قادمًا من اتجاه مختلف قليلًا، وبالتالي يرى المصدر في موضع مُزاح عن موضعه الأصلي. وبما أن اتجاه سرعة الأرض يتغير باستمرار أثناء دورانها حول الشمس، فإن هذا التأثير يتسبب في تحرك الموضع الظاهري للنجوم. ومن خلال الفرق الزاوي في موضع النجوم (بحد أقصى 20.5 ثانية قوسية ) [ 104 ] ، يُمكن التعبير عن سرعة الضوء بدلالة سرعة الأرض حول الشمس، والتي يُمكن تحويلها، بمعرفة طول السنة، إلى الزمن اللازم لسفر الضوء من الشمس إلى الأرض. في عام 1729، استخدم برادلي هذه الطريقة ليستنتج أن الضوء ينتقلأسرع بعشرة إلى 210 مرات من سرعة الأرض في مدارها (الرقم الحديث هوأسرع بـ 10066 مرة) أو، على نحو مماثل، أن الضوء سيستغرق 8  دقائق و12  ثانية للانتقال من الشمس إلى الأرض. [ 103 ]

الوحدة الفلكية

تاريخيًا، استُخدمت سرعة الضوء جنبًا إلى جنب مع قياسات التوقيت لتحديد قيمة الوحدة الفلكية (AU). [ 105 ] أُعيد تعريف الوحدة الفلكية في عام 2012 لتكون بالضبط149597870700 متر  . [ 106 ] [ 107 ] هذا التعريف الجديد مماثل لتعريف المتر، وله تأثير مماثل في تحديد سرعة الضوء بقيمة دقيقة بالوحدات الفلكية في الثانية (عبر سرعة الضوء الدقيقة بالمتر في الثانية ) . [ 108 ]

تقنيات زمن الرحلة

تُعد تجربة ميكلسون وبيس وبيرسون التي أجريت بين عامي 1930 و1935 واحدة من آخر وأدق قياسات زمن الطيران، حيث استخدمت مرآة دوارة  وغرفة مفرغة بطول ميل واحد (1.6 كم) اجتازها شعاع الضوء 10 مرات. وقد حققت دقة بلغت ±11  كم/ث.
يمر شعاع ضوئي أفقيًا عبر مرآة نصفية وعجلة مسننة دوارة، وينعكس مرة أخرى بواسطة مرآة، ويمر عبر العجلة المسننة، وينعكس بواسطة المرآة النصفية إلى جهاز أحادي العدسة.
رسم تخطيطي لجهاز فيزو :
  1. مصدر الضوء
  2. مرآة شبه شفافة لتقسيم الشعاع
  3. عجلة مسننة تكسر شعاع الضوء
  4. مرآة عن بعد
  5. أنبوب تلسكوبي

إحدى طرق قياس سرعة الضوء هي قياس الزمن اللازم للضوء للوصول إلى مرآة على مسافة معلومة والعودة منها. هذا هو المبدأ الذي تقوم عليه تجارب هيبوليت فيزو وليون فوكو .

يتألف النظام الذي استخدمه فيزو من شعاع ضوئي موجه نحو مرآة تبعد 8 كيلومترات (5 أميال) . في طريقه من المصدر إلى المرآة، يمر الشعاع عبر عجلة مسننة دوارة. عند سرعة دوران معينة، يمر الشعاع عبر فجوة واحدة في طريقه للخروج وأخرى في طريق عودته، ولكن عند سرعات دوران أعلى أو أقل قليلاً، يصطدم الشعاع بأحد أسنان العجلة ولا يمر عبرها. بمعرفة المسافة بين العجلة والمرآة، وعدد أسنان العجلة، وسرعة الدوران، يمكن حساب سرعة الضوء. [ 109 ] 

تستبدل طريقة فوكو العجلة المسننة بمرآة دوارة. ولأن المرآة تستمر في الدوران أثناء انتقال الضوء إليها وعودته، ينعكس الضوء من المرآة الدوارة بزاوية مختلفة عند خروجه عنها عند عودته. ومن خلال هذا الفرق في الزاوية، ومعرفة سرعة الدوران والمسافة إلى المرآة البعيدة، يمكن حساب سرعة الضوء. [ 110 ] استخدم فوكو هذا الجهاز لقياس سرعة الضوء في الهواء مقابل الماء، بناءً على اقتراح من فرانسوا أراغو . [ 111 ]

اليوم، وباستخدام راسمات الذبذبات ذات الدقة الزمنية التي تقل عن نانوثانية واحدة، يُمكن قياس سرعة الضوء مباشرةً عن طريق قياس زمن انعكاس نبضة ضوئية من ليزر أو مصباح LED من مرآة. هذه الطريقة أقل دقة (بنسبة خطأ في حدود 1%) من التقنيات الحديثة الأخرى، ولكنها تُستخدم أحيانًا كتجربة معملية في مقررات الفيزياء الجامعية. [ 112 ]

الثوابت الكهرومغناطيسية

إحدى الطرق لاستنتاج قيمة c دون الاعتماد المباشر على قياس انتشار الموجات الكهرومغناطيسية هي استخدام العلاقة بين c وسماحية الفراغ ε₀ ونفاذية الفراغ μ₀ التي حددتها نظرية ماكسويل: = 1/( ε₀μ₀ ) . يمكن تحديد سماحية الفراغ بقياس سعة المكثف وأبعاده ، بينما كانت قيمة نفاذية الفراغ ثابتة تاريخيًا عند قيمة محددة .× 10⁻⁷ هنري / متر  من خلال تعريف الأمبير . استخدم روزا ودورسي هذه الطريقة في عام 1907 لإيجاد قيمة لـ299710 ± 22 كم /ث  . اعتمدت طريقتهم على وجود وحدة قياسية للمقاومة الكهربائية، وهي " الأوم الدولي "، ولذلك كانت دقتها محدودة بكيفية تعريف هذا المعيار. [ 113 ] [ 114 ]

رنين التجويف

صندوق يحتوي على ثلاث موجات؛ هناك طول موجة ونصف للموجة العلوية، وطول موجة واحدة للموجة الوسطى، ونصف طول موجة الموجة السفلية.
الموجات الكهرومغناطيسية المستقرة في تجويف

هناك طريقة أخرى لقياس سرعة الضوء، وهي قياس التردد (f) والطول الموجي (λ) لموجة كهرومغناطيسية في الفراغ بشكل مستقل. ويمكن إيجاد قيمة c باستخدام العلاقة c = λf . ومن الخيارات المتاحة قياس تردد الرنين لمرنان تجويفي . فإذا كانت أبعاد تجويف الرنين معروفة، يمكن استخدامها لتحديد الطول الموجي للموجة. في عام 1946، حدد لويس إيسن وإيه سي جوردون سميث تردد مجموعة متنوعة من الأنماط الطبيعية للموجات الميكروية في تجويف ميكروويف ذي أبعاد معروفة بدقة. وقد حُددت الأبعاد بدقة تصل إلى ±0.8  ميكرومتر باستخدام مقاييس مُعايرة بالتداخل الضوئي. [ 113 ] وبما أن الطول الموجي للأنماط كان معروفًا من هندسة التجويف ومن النظرية الكهرومغناطيسية ، فقد مكّنت معرفة الترددات المرتبطة بها من حساب سرعة الضوء. [ 113 ] [ 115 ]

نتيجة مباراة إيسن-غوردون-سميث،كانت قيمة 299792 ± 9 كم   أكثر دقة بشكل ملحوظ من تلك التي تم الحصول عليها باستخدام التقنيات البصرية. [ 113 ] وبحلول عام 1950، أثبتت القياسات المتكررة التي أجراها إيسن نتيجةً لـ299792 .5 ± 3.0 كم /  ثانية . [ 116 ]

يمكن تجربة هذه التقنية في المنزل باستخدام فرن الميكروويف وأطعمة مثل المارشميلو أو السمن النباتي: إذا أُزيل القرص الدوار بحيث لا يتحرك الطعام، فسوف ينضج بأسرع ما يمكن عند نقاط التمدد (النقاط التي تكون فيها سعة الموجة أكبر ما يمكن)، حيث سيبدأ بالذوبان. المسافة بين نقطتين متجاورتين تساوي نصف طول موجة الميكروويف؛ بقياس هذه المسافة وضرب طول الموجة في تردد الميكروويف (الموضح عادةً على الجزء الخلفي من الفرن).عند تردد 2450  ميجاهرتز ، يمكن حساب قيمة c ، "غالباً بخطأ أقل من 5%". [ 117 ] [ 118 ]

قياس التداخل

رسم تخطيطي لآلية عمل مقياس التداخل مايكلسون.
تحديد الطول باستخدام التداخل الضوئي. اليسار: تداخل بناء ؛ اليمين: تداخل هدام .

يُعدّ قياس التداخل طريقة أخرى لتحديد طول موجة الإشعاع الكهرومغناطيسي، ومن ثمّ قياس سرعة الضوء. [ 119 ] يُقسّم شعاع ضوئي متماسك (مثل شعاع الليزر )، بتردد معروف f ، إلى مسارين ثم يُعاد تجميعه. ومن خلال ضبط طول المسار مع مراقبة نمط التداخل وقياس التغير في طول المسار بدقة، يُمكن تحديد طول موجة الضوء λ . بعد ذلك، تُحسب سرعة الضوء باستخدام المعادلة c = λf .

قبل ظهور تقنية الليزر، استُخدمت مصادر الراديو المتماسكة لقياس سرعة الضوء باستخدام التداخل الضوئي. [ 120 ] تقل دقة تحديد الطول الموجي باستخدام التداخل الضوئي مع زيادة الطول الموجي، ولذلك كانت دقة التجارب محدودة بسبب الطول الموجي الطويل (حوالي 4 مم [0.16 بوصة] ) للموجات الراديوية. يمكن تحسين الدقة باستخدام ضوء ذي طول موجي أقصر، ولكن يصبح من الصعب حينها قياس تردد الضوء مباشرةً. [ 121 ]   

إحدى طرق التغلب على هذه المشكلة هي البدء بإشارة منخفضة التردد يمكن قياس ترددها بدقة، ومن هذه الإشارة يتم توليد إشارات ذات ترددات أعلى تدريجيًا، ويمكن ربط ترددها بالإشارة الأصلية. بعد ذلك، يمكن تثبيت الليزر على هذا التردد، وتحديد طول موجته باستخدام قياس التداخل. [ 121 ] يعود الفضل في هذه التقنية إلى فريق في المكتب الوطني للمعايير (الذي أصبح فيما بعد المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا ). وقد استخدموها عام 1972 لقياس سرعة الضوء في الفراغ بدقة عالية .3.5 × 10 −9 . [ 121 ] [ 122 ]

تاريخ

حتى أوائل العصر الحديث ، لم يكن معروفًا ما إذا كان الضوء ينتقل آنيًا أم بسرعة محدودة فائقة. أول دراسة موثقة لهذا الموضوع كانت في اليونان القديمة . وقد دار نقاش طويل بين اليونانيين القدماء والعلماء العرب وعلماء أوروبا الكلاسيكيين حول هذا الموضوع، إلى أن قدم رومر أول حساب لسرعة الضوء. تفترض نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين أن سرعة الضوء ثابتة بغض النظر عن الإطار المرجعي. ومنذ ذلك الحين، قدم العلماء قياسات أكثر دقة.

تاريخ قياسات سرعة الضوء (بالمتر/ثانية)
سنةتجربةقيمةالانحراف عن قيمة عام 1983
<1638غاليليو ، فوانيس مغطاةغير حاسم [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ] : 1252
<1667Accademia del Cimento ، الفوانيس المغطاةغير حاسم [ 125 ] : 1253 [ 126 ]
1675رومر وهيجنز ، أقمار كوكب المشتري220 000 000 [ 102 ] [ 127 ]-27%
1729جيمس برادلي ، انحراف الضوء301 000 000 [ 109 ]+0.40%
1849هيبوليت فيزو ، عجلة مسننة315000000 [ 109 ]+5.1%
1862ليون فوكو ، مرآة دوارة298 000 000 ± 500 000 [ 109 ]-0.60%
1875فيرنر سيمنز260 000 000 [ 128 ]-13.3%
1893هاينريش هيرتز200000000 [ 129 ]-33.3%
1907روزا ودورسي، ثوابت الكهرومغناطيسية299710000 ± 30000 [ 113 ] [ 114 ]-280 جزء في المليون 
1926ألبرت أ. ميكلسون ، مرآة دوارة299796000 ± 4000 [ 130 ]+12  جزء في المليون
1950إيسن وغوردون سميث ، رنان تجويفي299 792 500 ± 3000 [ 116 ]+0.14  جزء في المليون
1958كي دي فروم، قياس التداخل الراديوي299 792 500 ± 100 [ 120 ]+0.14  جزء في المليون
1972إيفنسون وآخرون ، قياس التداخل الليزري299 792 456 .2 ± 1.1 [ 122 ]-0.006  جزء في المليون
1983المؤتمر السابع عشر للميزانية العامة للقياس، تعريف المتر299792458 ( بالضبط ) [ 100 ]غير متوفر

التاريخ المبكر

كان إمبيدوكليس (حوالي 490-430 قبل الميلاد) أول من اقترح نظرية الضوء [ 131 ] ، وزعم أن للضوء سرعة محدودة. [ 132 ] وأكد أن الضوء شيء متحرك، وبالتالي لا بد أن يستغرق وقتًا للانتقال. في المقابل، جادل أرسطو بأن "الضوء ناتج عن وجود شيء ما، ولكنه ليس حركة". [ 133 ] وقدّم إقليدس وبطليموس نظرية انبعاث الضوء لإمبيدوكليس، حيث ينبعث الضوء من العين، مما يُتيح الرؤية. وبناءً على هذه النظرية، جادل هيرون الإسكندري بأن سرعة الضوء لا بد أن تكون لانهائية لأن الأجسام البعيدة كالنجوم تظهر فور فتح العينين. [ 134 ]

اتفق فلاسفة الإسلام الأوائل في البداية مع وجهة نظر أرسطو القائلة بأن الضوء لا سرعة له. وفي عام 1021، نشر ابن الهيثم كتاب المناظر ، الذي قدم فيه سلسلة من الحجج التي تدحض نظرية الانبعاث البصري لصالح نظرية التداخل البصري المقبولة حاليًا، والتي تنص على أن الضوء ينتقل من الجسم إلى العين. [ 135 ] دفع هذا ابن الهيثم إلى اقتراح أن للضوء سرعة محددة، [ 133 ] [ 136 ] [ 137 ] وأن سرعة الضوء متغيرة، إذ تتناقص في الأجسام الأكثر كثافة. [ 137 ] [ 138 ] وجادل بأن الضوء مادة جوهرية، وأن انتشاره يتطلب وقتًا، حتى وإن كان هذا الوقت خفيًا عن الحواس. [ 139 ] وفي القرن الحادي عشر أيضاً، وافق أبو الريحان البيروني على أن للضوء سرعة محدودة، ولاحظ أن سرعة الضوء أسرع بكثير من سرعة الصوت. [ 140 ]

في القرن الثالث عشر، جادل روجر بيكون بأن سرعة الضوء في الهواء ليست لانهائية، مستندًا إلى حجج فلسفية مدعومة بكتابات ابن الهيثم وأرسطو. [ 141 ] [ 142 ] وفي سبعينيات القرن الثالث عشر، نظر ويتيلو في إمكانية انتقال الضوء بسرعة لانهائية في الفراغ، ولكنه يتباطأ في الأجسام الأكثر كثافة. [ 143 ]

في أوائل القرن السابع عشر، اعتقد يوهانس كيبلر أن سرعة الضوء لا نهائية لأن الفضاء الفارغ لا يشكل عائقًا أمامها. جادل رينيه ديكارت بأنه لو كانت سرعة الضوء محدودة، لكانت الشمس والأرض والقمر غير متراصفة بشكل ملحوظ أثناء خسوف القمر . ورغم أن هذه الحجة تفشل عند أخذ انحراف الضوء في الاعتبار، إلا أن هذا الانحراف لم يُكتشف إلا في القرن التالي. [ 144 ] ولأن هذا الانحراف لم يُرصد، استنتج ديكارت أن سرعة الضوء لا نهائية. وتكهن ديكارت بأنه لو ثبت أن سرعة الضوء محدودة، لانهار نظامه الفلسفي برمته. [ 133 ] مع ذلك، افترض ديكارت في اشتقاقه لقانون سنيل أن نوعًا من الحركة المرتبطة بالضوء يكون أسرع في الأوساط الأكثر كثافة. [ 145 ] [ 146 ] استنتج بيير دي فيرما قانون سنيل باستخدام الفرضية المعاكسة، وهي أنه كلما زادت كثافة الوسط، تباطأت سرعة الضوء. كما دافع فيرما عن فكرة أن سرعة الضوء محدودة. [ 147 ]

محاولات القياس الأولى

في عام 1629، اقترح إسحاق بيكمان تجربةً يراقب فيها شخصٌ وميض مدفعٍ ينعكس عن مرآةٍ على  بُعد ميلٍ واحدٍ تقريبًا (1.6 كيلومتر). وفي عام 1638، اقترح غاليليو غاليلي تجربةً، مع ادعاءٍ واضحٍ بأنه أجراها قبل بضع سنوات، لقياس سرعة الضوء من خلال مراقبة التأخير بين كشف فانوسٍ وإدراكه على مسافةٍ ما. لم يتمكن من تحديد ما إذا كان انتقال الضوء فوريًا أم لا، لكنه استنتج أنه إذا لم يكن كذلك، فلا بد أنه سريعٌ للغاية. [ 123 ] [ 124 ] ووفقًا لغاليليو، كانت الفوانيس التي استخدمها "على مسافةٍ قصيرة، أقل من ميل". بافتراض أن المسافة لم تكن أقصر بكثير من ميل واحد، وأن "حوالي جزء من ثلاثين من الثانية هو الحد الأدنى للفاصل الزمني الذي يمكن تمييزه بالعين المجردة"، يشير بوير إلى أن تجربة غاليليو يمكن القول، في أحسن الأحوال، إنها حددت حدًا أدنى لسرعة الضوء يبلغ حوالي 60 ميلاً في الثانية. [ 124 ] في عام 1667، أفادت أكاديمية ديل سيمينتو في فلورنسا أنها أجرت تجربة غاليليو، حيث كانت الفوانيس مفصولة بمسافة  ميل واحد تقريبًا، ولكن لم يُلاحظ أي تأخير. [ 148 ] كان التأخير الفعلي في هذه التجربة حوالي 11 ميكروثانية .

رسم تخطيطي لمدار كوكب حول الشمس ومدار قمر حول كوكب آخر. ظل الكوكب الأخير مظلل.
ملاحظات رومر حول احتجابات قمر آيو من الأرض

أُجري أول تقدير كمي لسرعة الضوء عام 1676 على يد أولي رومر. [ 101 ] [ 102 ] من خلال ملاحظة أن دورات قمر آيو، أقرب أقمار كوكب المشتري ، بدت أقصر عندما كانت الأرض تقترب من المشتري مقارنةً بابتعادها عنه، استنتج أن الضوء ينتقل بسرعة محددة، وقدّر أن الضوء يستغرق 22 دقيقة لعبور قطر مدار الأرض. جمع كريستيان هويغنز هذا التقدير مع تقدير لقطر مدار الأرض للحصول على تقدير لسرعة الضوء.220000 كم/ث  ، وهو أقل بنسبة 27% من القيمة الفعلية . [ 127 ]

في كتابه " البصريات " الصادر عام 1704 ، أورد إسحاق نيوتن حسابات رومر لسرعة الضوء المحدودة، وقدّر زمن انتقال الضوء من الشمس إلى الأرض بسبع أو ثماني دقائق (القيمة الحالية هي 8  دقائق و19  ثانية). [ 149 ] تساءل نيوتن عما إذا كانت ظلال الكسوف التي رصدها رومر ملونة. ولما علم أنها ليست كذلك، استنتج أن الألوان المختلفة تنتقل بالسرعة نفسها. في عام 1729، اكتشف جيمس برادلي الانحراف النجمي . [ 103 ] ومن خلال هذا الانحراف، حدد أن الضوء يجب أن ينتقل أسرع من الأرض في مداره بـ 10210 مرات (القيمة الحالية هي 10066 مرة)، أو بعبارة أخرى، أن الضوء سيستغرق 8  دقائق و12  ثانية للانتقال من الشمس إلى الأرض. [ 103 ]

العلاقات مع الكهرومغناطيسية

في القرن التاسع عشر، طور هيبوليت فيزو طريقة لتحديد سرعة الضوء بناءً على قياسات زمن الرحلة على الأرض، وأبلغ عن قيمة قدرها315000 كم  . [ 150 ] وقد حسّن ليون فوكو طريقته وحصل على قيمة قدرها298000 كم/ث  في عام 1862. [ 109 ] في عام 1856، قاس ويلهلم إدوارد ويبر ورودولف كولراوش نسبة وحدات الشحنة الكهرومغناطيسية والكهروستاتيكية، 1/ √ε₀μ₀ ، عن طريق تفريغ قارورة ليدن ، ووجدا أن قيمتها العددية قريبة جدًا من سرعة الضوء كما قاسها فيزو مباشرةً. في العام التالي، حسب غوستاف كيرشوف أن الإشارة الكهربائية في سلك عديم المقاومة تنتقل على طول السلك بهذه السرعة. [ 151 ]

في أوائل ستينيات القرن التاسع عشر، بيّن ماكسويل، وفقًا لنظرية الكهرومغناطيسية التي كان يعمل عليها، أن الموجات الكهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء الفارغ [ 152 ] بسرعة تساوي نسبة ويبر/كولراوش المذكورة أعلاه، ولفت الانتباه إلى التقارب العددي لهذه القيمة مع سرعة الضوء كما قاسها فيزو، فاقترح أن الضوء في الواقع موجة كهرومغناطيسية. [ 153 ] ودعم ماكسويل ادعاءه بتجربته الخاصة المنشورة في المعاملات الفلسفية عام 1868، والتي حددت نسبة الوحدات الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية للكهرباء. [ 154 ]

"الأثير المضيء"

كانت الخصائص الموجية للضوء معروفة جيدًا منذ عهد توماس يونغ . في القرن التاسع عشر، اعتقد الفيزيائيون أن الضوء ينتشر في وسط يُسمى الأثير. بعد أن وحدت نظرية ماكسويل الضوء والموجات الكهربائية والمغناطيسية، ساد الاعتقاد بأن كلاً من الضوء والموجات الكهرومغناطيسية تنتشر في وسط الأثير نفسه (أو ما يُسمى بالأثير المضيء ). [ 155 ]

هندريك لورنتز (على اليمين) مع ألبرت أينشتاين (1921)

اعتقد بعض الفيزيائيين أن الأثير يعمل كإطار مرجعي مفضل لانتشار الضوء، وبالتالي يُمكن قياس حركة الأرض بالنسبة لهذا الوسط، عن طريق قياس تماثل سرعة الضوء. ابتداءً من ثمانينيات القرن التاسع عشر، أُجريت عدة تجارب لمحاولة رصد هذه الحركة، أشهرها تجربة ألبرت أ. ميكلسون وإدوارد و . مورلي عام ١٨٨٧. [ ١٥٦ ] [ ١٥٧ ] وقد وُجد أن الحركة المرصودة معدومة دائمًا (ضمن هامش الخطأ الرصدي). وتشير التجارب الحديثة إلى أن سرعة الضوء في كلا الاتجاهين متماثلة (متساوية في جميع الاتجاهات) بدقة تصل إلى ٦ نانومترات في الثانية. [ ١٥٨ ]

بسبب تجربة ميكلسون-مورلي، اقترح هندريك لورنتز أن حركة الجهاز عبر الأثير قد تتسبب في انكماشه على طوله في اتجاه الحركة، وافترض كذلك أن متغير الزمن للأنظمة المتحركة يجب أن يتغير تبعًا لذلك ("الزمن المحلي")، مما أدى إلى صياغة تحويل لورنتز . استنادًا إلى نظرية لورنتز للأثير ، بيّن هنري بوانكاريه (1900) أن هذا الزمن المحلي (للرتبة الأولى في v / c ) يُشار إليه بواسطة ساعات تتحرك في الأثير، وهي متزامنة بافتراض ثبات سرعة الضوء. في عام 1904، تكهن بأن سرعة الضوء قد تكون سرعة قصوى في الديناميكا، شريطة أن تتحقق جميع افتراضات نظرية لورنتز. في عام 1905، جعل بوانكاريه نظرية لورنتز للأثير متوافقة تمامًا مع مبدأ النسبية من الناحية الرصدية . [ 159 ] [ 160 ]

النسبية الخاصة

في عام ١٩٠٥، افترض أينشتاين منذ البداية أن سرعة الضوء في الفراغ، كما يقيسها مراقب غير متسارع، مستقلة عن حركة المصدر أو المراقب. وباستخدام هذا الافتراض ومبدأ النسبية كأساس، استنتج النظرية النسبية الخاصة ، التي برزت فيها سرعة الضوء في الفراغ (c) كثابت أساسي، حتى في سياقات لا علاقة لها بالضوء. وقد جعل هذا مفهوم الأثير الساكن (الذي ظل لورنتز وبوانكاريه متمسكين به) عديم الجدوى، وأحدث ثورة في مفاهيم المكان والزمان. [ ١٦١ ] [ ١٦٢ ]

زيادة دقة c وإعادة تعريف المتر والثانية

في النصف الثاني من القرن العشرين، أُحرز تقدم كبير في زيادة دقة قياسات سرعة الضوء، بدايةً بتقنيات رنين التجويف، ثم بتقنيات مقياس التداخل الليزري. وقد ساعد في ذلك تعريفات جديدة أكثر دقة للمتر والثانية. في عام 1950، حدد لويس إيسن السرعة على النحو التالي:299792.5 ± 3.0 كم/ث  ، باستخدام رنين التجويف. [ 116 ] وقد اعتمدت الجمعية العامة الثانية عشرة للاتحاد العلمي الراديوي هذه القيمة في عام 1957. وفي عام 1960، أُعيد تعريف المتر بدلالة طول موجة خط طيفي معين للكريبتون -86 ، وفي عام 1967، أُعيد تعريف الثانية بدلالة تردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية للسيزيوم -133 . [ 163 ]

في عام 1972، وباستخدام طريقة مقياس التداخل الليزري والتعريفات الجديدة، حددت مجموعة في المكتب الوطني الأمريكي للمعايير في بولدر، كولورادو، سرعة الضوء في الفراغ لتكون c =299792456.2 ± 1.1 م/ث  . كان هذا أقل خطأً بمئة مرة من القيمة المقبولة سابقًا. ويتعلق الخطأ المتبقي بشكل أساسي بتعريف المتر. [ 164 ] [ 122 ] وبما أن تجارب مماثلة توصلت إلى نتائج مماثلة لـ c ، فقد أوصى المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس في عام 1975 باستخدام هذه القيمة .299792458 م لسرعة الضوء. [ 165 ]

يُعرَّف على أنه ثابت صريح

في عام 1983، خلص الاجتماع السابع عشر للمؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) إلى أن الأطوال الموجية المستمدة من قياسات التردد وقيمة معينة لسرعة الضوء أكثر قابلية للتكرار من المعيار السابق. وقد أبقوا على تعريف الثانية لعام 1967، بحيث أصبح تردد التفاعل الفائق الدقيق للسيزيوم هو الذي يحدد كلاً من الثانية والمتر. ولتحقيق ذلك، أعادوا تعريف المتر بأنه "طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها 1/299792458 من الثانية . [ 100 ]

ونتيجةً لهذا التعريف، فإن قيمة سرعة الضوء في الفراغ هي بالضبط299,792,458 م/ث  [ 166 ] [ 167 ] ، وقد أصبح ثابتًا مُحددًا في النظام الدولي للوحدات (SI). [ 16 ] لم تعد التقنيات التجريبية المُحسّنة، التي كانت تُستخدم قبل عام 1983 لقياس سرعة الضوء، تؤثر على القيمة المعروفة لسرعة الضوء في النظام الدولي للوحدات، بل تسمح بتحقيق أدق للمتر من خلال قياس طول موجة الكريبتون-86 ومصادر الضوء الأخرى بدقة أكبر. [ 168 ] [ 169 ]

في عام 2011، أعلن المجلس العام للأوزان والمقاييس (CGPM) عن نيته إعادة تعريف جميع وحدات النظام الدولي للوحدات السبع الأساسية باستخدام ما أسماه "صيغة الثابت الصريح"، حيث تُعرَّف كل وحدة بشكل غير مباشر من خلال تحديد قيمة دقيقة لثابت أساسي معروف، كما هو الحال مع سرعة الضوء. واقترح المجلس صياغة جديدة، ولكنها مكافئة تمامًا، لتعريف المتر: "المتر، رمزه م، هو وحدة الطول؛ ويُحدد مقداره بتحديد القيمة العددية لسرعة الضوء في الفراغ لتكون مساوية تمامًا لـ 10 ...299792458 عندما يتم التعبير عنها بوحدة النظام الدولي للوحدات ms −1 . [ 170 ] كان هذا أحد التغييرات التي تم إدخالها في مراجعة عام 2019 للنظام الدولي للوحدات ، والتي تسمى أيضًا النظام الدولي الجديد للوحدات . [ 171 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. القيمة الدقيقة: (299 792 458 ×86 400 /149 597 870 700 ) AU/day .
  2. القيمة الدقيقة: (999 992 651 π  /10 246 429 500 ) pc/y .

مراجع

  1. "كم من الوقت يستغرق ضوء الشمس للوصول إلى الأرض؟" . مجلة بي بي سي سكاي آت نايت . ١٢ أبريل ٢٠٢٤. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٥ يوليو ٢٠٢٥ .
  2. 1 2 "قيمة CODATA لعام 2022: سرعة الضوء في الفراغ" . مرجع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) للثوابت والوحدات وعدم اليقين . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . مايو 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مايو 2024 .
  3. لارسون، رون؛ هوستتلر، روبرت ب. (2007). الجبر الابتدائي والمتوسط: دورة مشتركة، طبعة دعم الطلاب (الطبعة المصورة الرابعة ). سينجايج ليرنينج. ص 197. ISBN   978-0-618-75354-3.
  4. 1 2 3 "سرعة الضوء في الفراغ" . اللجنة الكهروتقنية الدولية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يوليو 2026 .
  5. موسى فاينغولد (2008). النسبية الخاصة وكيفية عملها ( طبعة مصورة). جون وايلي وأولاده. ص 497. ISBN   978-3-527-40607-4.مقتطف من الصفحة 497 .
  6. ألبرت شادويتز (1988). النسبية الخاصة ( طبعة منقحة). مؤسسة كورير. ص 79. ISBN   978-0-486-65743-1.مقتطف من الصفحة 79 .
  7. بيريز، آشر ؛ تيرنو، دانيال ر. (6 يناير 2004). "المعلومات الكمومية ونظرية النسبية" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 76 (1): 93-123 . arXiv : quant-ph/0212023 . Bibcode : 2004RvMP...76...93P . doi : 10.1103/RevModPhys.76.93 . ISSN 0034-6861 . S2CID 7481797 .  
  8. جيبس، فيليب (1997). "كيف تُقاس سرعة الضوء؟" . الأسئلة الشائعة حول الفيزياء والنسبية . مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2015.
  9. 1 2 ستاشل، جيه جيه (2002). أينشتاين من "ب" إلى "ي" - المجلد 9 من دراسات أينشتاين . سبرينغر. ص 226. ISBN  978-0-8176-4143-6.
  10. انظر، على سبيل المثال:
  11. 1 2 مندلسون، ك.س. (2006). "قصة ج ". المجلة الأمريكية للفيزياء . 74 (11): 995-997 . Bibcode : 2006AmJPh..74..995M . doi : 10.1119/1.2238887 . ISSN 0002-9505 . 
  12. ^ بيلوسي، ج. سيليري، س. (ديسمبر 2010). ""c" Utrum est ut Celeritas an Constantia? (هل يرمز الحرف "c" إلى السرعة أم الثبات؟). مجلة IEEE للهوائيات والانتشار . 52 (6): 207-219 . Bibcode : 2010IAPM...52..207P . doi : 10.1109/MAP.2010.5723273 . ISSN 1045-9243 . 
  13. جيبس، ب. (2004) [1997]. "لماذا يُستخدم c رمزًا لسرعة الضوء؟" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد . مؤرشف من الأصل في 25 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 16 نوفمبر 2009 . يمكن تتبع أصول استخدام الحرف c للدلالة على سرعة الضوء إلى ورقة بحثية نُشرت عام 1856 من قِبل ويبر وكولراوش [...] ويبدو أن ويبر كان يقصد أن يرمز c إلى "ثابت" في قانون القوة الخاص به، ولكن هناك أدلة تشير إلى أن فيزيائيين مثل لورنتز وأينشتاين كانوا معتادين على اصطلاح شائع مفاده أنه يمكن استخدام c كمتغير للسرعة. ويمكن تتبع هذا الاستخدام إلى النصوص اللاتينية الكلاسيكية حيث كان c يرمز إلى "celeritas"، أي "السرعة".
  14. انظر، على سبيل المثال:
  15. 1 2 "تعريفات وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية" . physics.nist.gov . 29 مايو 2019. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2022 .
  16. 1 2 انظر، على سبيل المثال:
  17. بنروز، ر. (2004). الطريق إلى الواقع: دليل شامل لقوانين الكون . دار فينتج للنشر. الصفحات 410-411 . ISBN  978-0-679-77631-4... يتم تعريف المعيار الأكثر دقة للمتر بشكل ملائم بحيث يكون هناك بالضبط 299792458 منها إلى المسافة التي يقطعها الضوء في ثانية قياسية ، مما يعطي قيمة للمتر تتطابق بدقة شديدة مع قاعدة المتر القياسية غير الدقيقة في باريس.
  18. ميرمين، ن. ديفيد (2005). لقد حان الوقت: فهم نظرية النسبية لأينشتاين . برينستون: مطبعة جامعة برينستون. ص 21. ISBN  0-691-12201-6. OCLC 57283944 . 
  19. " النانوثانية المرتبطة بغريس هوبر" . المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي . تم الاسترجاع في 1 مارس 2022. بدأت غريس موراي هوبر (1906-1992)، وهي عالمة رياضيات أصبحت ضابطة بحرية وعالمة حاسوب خلال الحرب العالمية الثانية، بتوزيع هذه "النانوثانية" السلكية في أواخر الستينيات من القرن الماضي من أجل إثبات كيف أن تصميم مكونات أصغر من شأنه أن ينتج أجهزة كمبيوتر أسرع.
  20. لوري، أيداهو (2002). "الملحق ج: الوحدات الطبيعية" . جولة شاملة موحدة في الفيزياء النظرية ( الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي. ص 540. ISBN   978-0-7503-0604-1.
  21. هسو، ل. (2006). "الملحق أ: أنظمة الوحدات وتطور نظريات النسبية" . نظرة أوسع للنسبية: الآثار العامة لثبات لورنتز وبوانكاريه ( الطبعة الثانية). وورلد ساينتيفيك . ص 427-428 . ISBN   978-981-256-651-5.
  22. ^ أينشتاين أ. (1905). "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" . Annalen der Physik (المخطوطة المقدمة) (باللغة الألمانية). 17 (10): 890– 921. بيب كود : 1905AnP...322..891E . دوى : 10.1002/andp.19053221004 .الترجمة الإنجليزية: بيريت، دبليو. ووكر، جيه (محرران). "حول الديناميكا الكهربائية للأجسام المتحركة" . فورميلاب . ترجمة جيفري، جي. بي . تاريخ الاطلاع: 27 نوفمبر 2009 .
  23. روبرتسون، إتش بي (1 يوليو 1949). "المسلمات مقابل الملاحظات في النظرية النسبية الخاصة" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 21 (3): 378-382 . رمز Bibcode : 1949RvMP...21..378R . doi : 10.1103/RevModPhys.21.378 . ISSN 0034-6861 . 
  24. د'إنفيرنو، ر. (1992). مدخل إلى نظرية النسبية لأينشتاين . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 19-20 . ISBN  978-0-19-859686-8.
  25. سريرانجان، ب. (2004). "مسلمات النظرية النسبية الخاصة ونتائجها" . النظرية النسبية الخاصة . دار نشر PHI Learning Pvt. Ltd.، ص 20 وما بعدها. ISBN  978-81-203-1963-9.
  26. 1 2 إليس، جورج ف. رويليامز، روث م. (2000). الزمكان المسطح والمنحني ( الطبعة الثانية). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 12. ISBN   0-19-850657-0. OCLC 44694623 . 
  27. روبرتس، ت.؛ شليف، س. (2007). ديلوجوس، ج.م. (محرر). "ما هو الأساس التجريبي للنسبية الخاصة؟" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد . مؤرشف من الأصل في 15 أكتوبر 2009. تم الاطلاع عليه في 27 نوفمبر 2009 .
  28. تيريل، ج. (1959). "عدم وضوح انكماش لورنتز". مجلة Physical Review . 116 (4): 1041–1045 . Bibcode : 1959PhRv..116.1041T . doi : 10.1103/PhysRev.116.1041 .
  29. بنروز، ر. (1959). "الشكل الظاهري للكرة المتحركة نسبيًا". وقائع الجمعية الفلسفية في كامبريدج الرياضية . 55 (1): 137-139 . Bibcode : 1959PCPS...55..137P . doi : 10.1017/S0305004100033776 . S2CID 123023118 . 
  30. هارتل، جيه بي (2003). الجاذبية: مقدمة في النسبية العامة لأينشتاين . أديسون-ويسلي . ص 52-59 . ISBN  978-981-02-2749-4.
  31. هارتل، جيه بي (2003). الجاذبية: مقدمة في النسبية العامة لأينشتاين . أديسون-ويسلي . ص 332. ISBN  978-981-02-2749-4.
  32. انظر، على سبيل المثال:
  33. 1 2 جيبس، ب. (1997) [1996]. كارليب، س. (محرر). "هل سرعة الضوء ثابتة؟" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد . مؤرشف من الأصل في 2 أبريل 2010. تم الاسترجاع في 26 نوفمبر 2009 .
  34. ^ إليس، جي إف آر؛ أوزان، ج.-ب. (2005). ""أليس 'c' سرعة الضوء؟". المجلة الأمريكية للفيزياء . 73 (3): 240-227 . arXiv : gr-qc/0305099 . Bibcode : 2005AmJPh..73..240E . doi : 10.1119/1.1819929 . S2CID 119530637. إن احتمال تغير الثوابت الأساسية خلال تطور الكون يتيح نافذة استثنائية على نظريات الأبعاد الأعلى، ويرتبط على الأرجح بطبيعة الطاقة المظلمة التي تُسرّع الكون اليوم. 
  35. موتا، د. ف. (2006). تغيرات ثابت البنية الدقيقة في المكان والزمان (أطروحة دكتوراه). arXiv : astro-ph/0401631 . Bibcode : 2004astro.ph..1631M .
  36. أوزان، جيه-بي. (2003). "الثوابت الأساسية وتغيراتها: الوضع الرصدي والدوافع النظرية". مراجعات الفيزياء الحديثة . 75 (2): 403. arXiv : hep-ph/0205340 . Bibcode : 2003RvMP...75..403U . doi : 10.1103/RevModPhys.75.403 . S2CID 118684485 . 
  37. أميلينو-كاميليا، ج. (2013). "ظواهر الجاذبية الكمومية" . مراجعات حية في النسبية . 16 (1): 5. arXiv : 0806.0339 . Bibcode : 2013LRR....16....5A . doi : 10.12942 /lrr-2013-5 . PMC 5255913. PMID 28179844 .  
  38. هيرمان، س.؛ سينجر، أ.؛ موهل، ك.؛ ناجل، م.؛ كوفالتشوك، إي. في.؛ بيترز، أ. (2009). "تجربة تجويف بصري دوار لاختبار ثبات لورنتز عند مستوى 10⁻¹⁷ " . مجلة Physical Review D. 80 ( 100) 105011. arXiv : 1002.1284 . Bibcode : 2009PhRvD..80j5011H . doi : 10.1103/PhysRevD.80.105011 . S2CID 118346408 . 
  39. لانغ، ك. ر. (1999). الصيغ الفيزيائية الفلكية ( الطبعة الثالثة). بيركهاوزر. ص 152. ISBN   978-3-540-29692-8.
  40. كليبنر، دانيال؛ كولينكو، روبرت ج. (2014). مقدمة في الميكانيكا ( الطبعة الثانية). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN  978-0-521-19811-0.
  41. فوس، ديفيد (16 يونيو 2011). "الفوتونات المفردة تخضع لحدود السرعة" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 106 (24): ص88. رمز Bibcode : 2011PhRvL.106x3602Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.243602 . PMID 21770570. تاريخ الاسترجاع: 17 أبريل 2025 . 
  42. شانتشاو تشانغ؛ جيه إف تشين؛ تشانغ ليو؛ إم إم تي لوي؛ جي كي إل وونغ؛ شينغوانغ دو (16 يونيو 2011). "المؤشر البصري لفوتون واحد" (ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters . 106 (24) 243602. Bibcode : 2011PhRvL.106x3602Z . doi : 10.1103/physrevlett.106.243602 . PMID 21770570 . 
  43. فاولر، م. (مارس 2008). "ملاحظات حول النسبية الخاصة" (ملف PDF) . جامعة فرجينيا. ص 56. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2010 . 
  44. فاينغولد، موسى (2008). النسبية الخاصة وكيفية عملها . كتاب مدرسي في الفيزياء. فاينهايم: وايلي-في سي إتش. رقم ISBN 978-3-527-40607-4. OCLC 180478876 . 
  45. ليبراتي، س.؛ سونغو، س.؛ فيسر، م. (2002). "إشارات أسرع من سرعة الضوء ، النسبية الخاصة، والسببية". حوليات الفيزياء . 298 (1): 167-185 . arXiv : gr-qc/0107091 . Bibcode : 2002AnPhy.298..167L . doi : 10.1006/aphy.2002.6233 . S2CID 48166 . 
  46. تايلور، إي إف ؛ ويلر، جيه إيه (1992). فيزياء الزمكان . دبليو إتش فريمان. ص 74-75 . ISBN  978-0-7167-2327-1.
  47. 1 2 تشانغ، واي زد (1997). النسبية الخاصة وأسسها التجريبية . سلسلة متقدمة في العلوم الفيزيائية النظرية. المجلد 4. وورلد ساينتيفيك . الصفحات 172-173 . ISBN   978-981-02-2749-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2009 .
  48. تولمان، آر سي (2009) [1917]. "سرعات أكبر من سرعة الضوء". نظرية نسبية الحركة (طبعة مُعاد طباعتها ). BiblioLife . ص 54. ISBN   978-1-103-17233-7.
  49. دي كلارك، إس جي (2016). تأثير شارنهورست: السرعة الفائقة والسببية في نظريات المجال الفعالة. جامعة أريزونا.
  50. انظر، على سبيل المثال:
  51. هسو، جيه-بي؛ تشانغ، واي زد (2001). ثبات لورنتز وبوانكاريه . سلسلة متقدمة في العلوم الفيزيائية النظرية. المجلد 8. وورلد ساينتيفيك . الصفحات 543 وما بعدها. ISBN   978-981-02-4721-8.
  52. هيشت، إي. (1987). البصريات ( الطبعة الثانية). أديسون-ويسلي. ص 62. ISBN   978-0-201-11609-0.
  53. كيمبي، آر إس (2006). الفوتونيات والليزر: مقدمة . جون وايلي وأولاده. ص 9. ISBN  978-0-471-71974-8.
  54. ويرثيم، م. (20 يونيو 2007). "يختفي الظل" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2009 .
  55. 1 2 3 جيبس، ب. (1997). "هل السفر أو التواصل بسرعة تفوق سرعة الضوء ممكن؟" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد . مؤرشف من الأصل في 10 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2008 .
  56. انظر، على سبيل المثال:
    • ساكوراي، جيه جيه (1994). توان، إس إف (محرر). ميكانيكا الكم الحديثة (  طبعة منقحة). أديسون-ويسلي. ص 231-232 . ISBN  978-0-201-53929-5.
    • بيريز، آشر (1993). نظرية الكم: المفاهيم والأساليب . كلوير . ص  170. ISBN 0-7923-2549-4. OCLC 28854083 . 
    • كيفز، كارلتون م. (2015). "علم المعلومات الكمومية: لم يعد في طور الظهور". مؤتمر الجمعية البصرية الأمريكية لقرن من البصريات . أوبتيكا . ص 320-326 . arXiv : 1302.1864 . ISBN  978-1-943-58004-0كان من الطبيعي أن يحلم المرء بإمكانية استخدام الارتباطات الكمومية للاتصالات الأسرع من الضوء، ولكن تم دحض هذا التكهن بسرعة، وأثبت إطلاق النار مبدأ عدم إمكانية نسخ الحالات الكمومية.
  57. ^ موغا، جي جي؛ ماياتو، RS؛ إغوسكويزا، إلينوي، محرران. (2007). الوقت في ميكانيكا الكم . سبرينغر. ص. 48. ردمك  978-3-540-73472-7.
  58. ^ هيرنانديز فيغيروا، سعادة؛ زامبوني راشد، م.؛ ريكامي، إي. (2007). الموجات الموضعية . وايلي إنترساينس . ص. 26. رقم ISBN  978-0-470-10885-7.
  59. وين، ك. (2002). "السببية وطبيعة المعلومات" (ملف PDF) . اتصالات البصريات . 209 ( 1-3 ): 84-100 . رمز Bibcode : 2002OptCo.209...85W . doi : 10.1016/S0030-4018(02)01638-3 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 25 مارس 2009.
  60. ريس، م. (1966). "ظهور مصادر الراديو المتوسعة نسبيًا". مجلة نيتشر . 211 (5048): 468. Bibcode : 1966Natur.211..468R . doi : 10.1038/211468a0 . S2CID 41065207 . 
  61. تشيس، آي بي. "السرعة الظاهرية الفائقة للضوء للمجرات" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 نوفمبر 2009 .
  62. رايش، يوجيني صموئيل (2 أبريل 2012). "استقالة قادة مشروع النيوترينو المتعثر" . أخبار الطبيعة . doi : 10.1038/nature.2012.10371 . S2CID 211730430. تاريخ الاسترجاع: 11 فبراير 2022 . 
  63. تعاون أوبرا (12 يوليو 2012). "قياس سرعة النيوترينو باستخدام كاشف أوبرا في حزمة CNGS". مجلة فيزياء الطاقة العالية . 2012 (10) 93. arXiv : 1109.4897 . Bibcode : 2012JHEP...10..093A . doi : 10.1007/JHEP10(2012)093 . S2CID 17652398 . 
  64. هاريسون، إي آر (2003). أقنعة الكون . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 206. ISBN  978-0-521-77351-5.
  65. بانوفسكي ، دبليو كيه إتش؛ فيليبس، إم. (1962). الكهرباء والمغناطيسية الكلاسيكية . أديسون-ويسلي. ص 182. ISBN  978-0-201-05702-7.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  66. انظر، على سبيل المثال:
  67. 1 2 أديلبرغر، إي.؛ دفالي، جي.؛ غروزينوف، أ. (2007). "تدمير حد كتلة الفوتون بواسطة الدوامات". رسائل المراجعة الفيزيائية . 98 (1) 010402. arXiv : hep-ph/0306245 . Bibcode : 2007PhRvL..98a0402A . doi : 10.1103/PhysRevLett.98.010402 . PMID 17358459. S2CID 31249827 .  
  68. سيدهارث، بي جي (2008). الكون الديناميكي الحراري . وورلد ساينتيفيك . ص 134. ISBN  978-981-281-234-6.
  69. أميلينو-كاميليا، ج. (2009). "الفيزياء الفلكية: دفعة قوية لدعم النسبية" . مجلة نيتشر . 462 (7271): 291-292 . Bibcode : 2009Natur.462..291A . doi : 10.1038/462291a . PMID: 19924200. S2CID : 205051022 .  
  70. 1 2 3 ميلوني، بيتر دبليو. (2004). الضوء السريع، الضوء البطيء، والضوء الأيسر . مطبعة سي آر سي. ص 25 وما بعدها . ISBN  978-0-7503-0926-4.
  71. دي بوديستا، م. (2002). فهم خصائص المادة . مطبعة سي آر سي. ص 131. ISBN  978-0-415-25788-6.
  72. "الثوابت البصرية للماء H₂O ، والماء الثقيل D₂O ( الماء، والماء الثقيل، والجليد)" . refractiveindex.info . ميخائيل بوليانسكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2017 .
  73. "الثوابت البصرية لزجاج الصودا والجير" . refractiveindex.info . ميخائيل بوليانسكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2017 .
  74. "الثوابت البصرية للكربون (الكربون، الماس، الجرافيت)" . refractiveindex.info . ميخائيل بوليانسكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2017 .
  75. كرومي، ويليام ج. (24 يناير 2001). "باحثون قادرون الآن على إيقاف الضوء وإعادة تشغيله" . جريدة جامعة هارفارد . مؤرشف من الأصل في 28 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه في 8 نوفمبر 2011 .
  76. ميلوني، ب. و. (2004). الضوء السريع، والضوء البطيء، والضوء الأيسر . مطبعة سي آر سي. ص 25. ISBN  978-0-7503-0926-4.
  77. تول، جيه إس (1956). "السببية وعلاقة التشتت: الأسس المنطقية". مجلة Physical Review . 104 (6): 1760-1770 . Bibcode : 1956PhRv..104.1760T . doi : 10.1103/PhysRev.104.1760 .
  78. وولف، إميل (2001). "التحليلية، والسببية، وعلاقات التشتت". مختارات من أعمال إميل وولف: مع تعليق . ريفر إيدج، نيو جيرسي: وورلد ساينتيفيك. ص 577-584 . ISBN  978-981-281-187-5. OCLC 261134839 . 
  79. ليبرخت، ك.ج.؛ ليبرخت، م.و. (ديسمبر 2006). "القياس التداخلي للامتصاص الرنيني ومعامل الانكسار في غاز الروبيديوم" (ملف PDF) . المجلة الأمريكية للفيزياء . 74 (12): 1055-1060 . Bibcode : 2006AmJPh..74.1055L . doi : 10.1119/1.2335476 . ISSN 0002-9505 . 
  80. انظر، على سبيل المثال:
  81. انظر، على سبيل المثال:
  82. ^ شيرينكوف ، بافيل أ. (1934). "فيديو رائع للسوائل النقية تحت تأثير إشعاعات جاما" [ الانبعاث المرئي للسوائل النقية بفعل إشعاعات جاما ] . دوكلادي أكاديمي ناوك SSSR (بالروسية). 2 : 451.أعيد طبعه: تشيرينكوف، بنسلفانيا (1967). "فيديو رائع للسوائل النقية تحت تأثير إشعاعات جاما" [ الانبعاث المرئي للسوائل النقية بفعل إشعاعات جاما ] . جامعة جنوب المحيط الهادئ. فيز. ناوك (بالروسية). 93 (10): 385. دوى : 10.3367/ufnr.0093.196710n.0385 .وفي آن جوربونوف. EP تشيرينكوفا، محرران. (1999). بافيل ألكسييفيتش تشيرينكوف: Chelovek i Otkrytie [ بافيل ألكسييفيتش تشيرينكوف: الإنسان والاكتشاف ] (بالروسية). موسكو: نوكا. ص 149 – 153. 
  83. بارامي، ب. (1999). مقدمة في المعالجة المتوازية: الخوارزميات والبنى . دار بلينوم للنشر . ص 5. ISBN  978-0-306-45970-2.
  84. إمبس، د.؛ راينال، ميشيل (2009). مالشكين، ف. (محرر). ذاكرة المعاملات البرمجية: منهج لبرمجة المعالجات متعددة النوى . المؤتمر الدولي العاشر، PaCT 2009، نوفوسيبيرسك، روسيا، 31 أغسطس - 4 سبتمبر 2009. سبرينغر. ص 26. ISBN  978-3-642-03274-5.
  85. ميدوينتر، جيه إي (1991). الألياف البصرية للإرسال ( الطبعة الثانية). كريجر. ISBN  978-0-89464-595-2.
  86. "الحد النظري مقابل الحد الفعلي لسرعة Ping" . Pingdom . يونيو 2007. مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2010 .
  87. بوكانان، مارك (11 فبراير 2015). "الفيزياء في التمويل: التداول بسرعة الضوء" . مجلة نيتشر . 518 (7538): 161-163 . Bibcode : 2015Natur.518..161B . doi : 10.1038/518161a . PMID 25673397 . 
  88. "الوقت من ذهب عندما يتعلق الأمر بأجهزة الميكروويف" . فايننشال تايمز . 10 مايو 2013. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2022. تم الاطلاع عليه في 25 أبريل 2014 .
  89. "اليوم الرابع: المدارات القمرية 7 و8 و9" . يوميات رحلة أبولو 8. ناسا. مؤرشف من الأصل في 4 يناير 2011. تم الاطلاع عليه في 16 ديسمبر 2010 .
  90. أورمستون، توماس (8 مايو 2012). "الفارق الزمني بين المريخ والأرض - مركبة مارس إكسبريس" . مهمة وكالة الفضاء الأوروبية إلى الكوكب الأحمر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2024 .
  91. باريسي، ميغان؛ بانونتين، تينا؛ وو، شو-تشيه؛ ماكتيغ، كايتلين؛ فيرا، ألونسو (2023). "تأثيرات تأخير الاتصالات على مهمات رحلات الفضاء المأهولة" . أنظمة الفضاء الجوي المتمحورة حول الإنسان وتطبيقات الاستدامة . 98. الوصول المفتوح لـ AHFE. doi : 10.54941/ahfe1003920 . ISBN 978-1-958651-74-2.
  92. 1 2 "هابل يصل إلى "العالم المجهول" للمجرات البدائية" (بيان صحفي). معهد علوم تلسكوب الفضاء . 5 يناير 2010.
  93. "صورة فوتوغرافية لحقل هابل فائق العمق" (ملف PDF) . وكالة ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 فبراير 2010 .
  94. ماك، كاتي (2021). نهاية كل شيء (من منظور الفيزياء الفلكية) . لندن: دار بنغوين للنشر. الصفحات 18-19 . ISBN  978-0-141-98958-7. OCLC 1180972461 . 
  95. "الاتحاد الفلكي الدولي والوحدات الفلكية" . الاتحاد الفلكي الدولي . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 11 أكتوبر 2010 .
  96. يمكن الاطلاع على مزيد من النقاش في "سؤال الشهر من ستار تشايلد لشهر مارس 2000" . ستار تشايلد . ناسا. 2000. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2009 .
  97. ديكي، جيه أو؛ وآخرون (يوليو 1994). "قياس المسافة بالليزر إلى القمر: إرث مستمر لبرنامج أبولو" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 265 (5171): 482-490 . رمز Bibcode : 1994Sci...265..482D . doi : 10.1126/science.265.5171.482 . PMID 17781305. S2CID 10157934 .   
  98. ستانديش، إي إم (فبراير 1982). "جداول الكواكب من مختبر الدفع النفاث". الميكانيكا السماوية . 26 (2): 181-186 . Bibcode : 1982CeMec..26..181S . doi : 10.1007/BF01230883 . S2CID 121966516 . 
  99. بيرنر، جيه بي؛ براينت، إس إتش؛ كينمان، بي دبليو (نوفمبر 2007). "قياس المدى كما يُمارس في شبكة الفضاء العميق" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 95 (11): 2202-2214 . doi : 10.1109/JPROC.2007.905128 . S2CID 12149700 . 
  100. 1 2 3 "القرار رقم 1 الصادر عن المؤتمر العام السابع عشر للأوزان والمقاييس" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. 1983. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2009 .
  101. 1 2 3 كوهين، آي بي (1940). "رومر وأول تحديد لسرعة الضوء (1676)" . إيزيس . 31 (2): 327-379 . doi : 10.1086/347594 . hdl : 2027/uc1.b4375710 . S2CID 145428377 . 
  102. 1 2 3 "عرض توضيحي لحركة الضوء التي اكتشفها السيد رومر من الأكاديمية الملكية للعلوم ] (PDF) . مجلة sçavans (بالفرنسية): 233 – 236. 1676.ترجمة من "برهانٌ حول حركة الضوء، نُشر من باريس في مجلة السكافان، وتُرجم هنا إلى الإنجليزية" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية . 12 (136): 893-895 . 1677. رمز Bibcode : 1677RSPT...12..893. doi : 10.1098 /rstl.1677.0024 .نُشرت هذه الدراسة في: Hutton, C.; Shaw, G.; Pearson, R., eds. (1809). "حول حركة الضوء بقلم م. رومر" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن، منذ بدايتها عام 1665، في عام 1800: مختصرة . المجلد الثاني. من 1673 إلى 1682. لندن: C. & R. Baldwin. الصفحات 397-398 .  استند التقرير المنشور في مجلة العلماء إلى تقرير قرأه رومر أمام الأكاديمية الفرنسية للعلوم في نوفمبر 1676 (كوهين، 1940، ص 346) . 
  103. 1 2 3 4 برادلي، ج. (1729). "وصف لحركة جديدة مكتشفة للنجوم الثابتة" . المعاملات الفلسفية . 35 : 637-660 .
  104. ↑ دوفيت-سميث، ب . (1988). علم الفلك العملي باستخدام الآلة الحاسبة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 62. ISBN  978-0-521-35699-2.مقتطف من الصفحة 62 .
  105. ستانديش، إي إم (يونيو 2004). "الوحدة الفلكية الآن" . وقائع الاتحاد الفلكي الدولي . 2004 (IAUC196): 163-179 . doi : 10.1017/S1743921305001365 . ISSN 1743-9213 . 
  106. "ملحق 2014: تحديثات للطبعة الثامنة (2006) من كتيب النظام الدولي للوحدات" (ملف PDF) . النظام الدولي للوحدات . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس: 14. 2014.
  107. "القرار B2 بشأن إعادة تعريف الوحدة الفلكية للطول" (ملف PDF) . الاتحاد الفلكي الدولي. 2012.
  108. برومفيل، جيف (14 سبتمبر 2012). "تثبيت الوحدة الفلكية" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/nature.2012.11416 . ISSN 1476-4687 . S2CID 123424704 .  
  109. 1 2 3 4 5 جيبس، ب. (1997). "كيف تُقاس سرعة الضوء؟" . أسئلة وأجوبة فيزيائية على يوزنت . جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد. مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2015. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2010 .
  110. فاولر، م. "سرعة الضوء" . جامعة فرجينيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2010 .
  111. هيوز، ستيفان (2012). صائدو الضوء: الحياة المنسية للرجال والنساء الذين صوروا السماء لأول مرة . دار نشر آرت دي سيل. ص 210. ISBN  978-1-62050-961-6.
  112. انظر، على سبيل المثال:
  113. 1 2 3 4 5 إيسن، ل.؛ جوردون-سميث، أ.س. (1948). "سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية المستمدة من ترددات الرنين لمرنان تجويف أسطواني" . وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة أ . 194 (1038): 348-361 . Bibcode : 1948RSPSA.194..348E . doi : 10.1098/rspa.1948.0085 . JSTOR 98293 . 
  114. 1 2 روزا، إي بي ؛ دورسي، إن إي (1907). "تحديد جديد لنسبة الوحدة الكهرومغناطيسية إلى الوحدة الكهروستاتيكية للكهرباء" . نشرة مكتب المعايير . 3 (6): 433. doi : 10.6028/bulletin.070 .
  115. إيسن، ل. (1947). "سرعة الموجات الكهرومغناطيسية". مجلة نيتشر . 159 (4044): 611-612 . Bibcode : 1947Natur.159..611E . doi : 10.1038/159611a0 . S2CID 4101717 . 
  116. 1 2 3 إيسن، ل. (1950). "سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية المستمدة من ترددات الرنين لمرنان تجويف أسطواني". وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة أ . 204 (1077): 260-277 . Bibcode : 1950RSPSA.204..260E . doi : 10.1098/rspa.1950.0172 . JSTOR 98433. S2CID 121261770 .  
  117. ستوفر، ر. هـ. (أبريل 1997). "إيجاد سرعة الضوء باستخدام حلوى المارشميلو" . مُعلِّم الفيزياء . 35 (4): 231. رمز Bibcode : 1997PhTea..35..231S . doi : 10.1119/1.2344657 . تاريخ الاسترجاع: 15 فبراير 2010 .
  118. "بي بي سي: نظرة شرقية بسرعة الضوء" . موقع بي بي سي نورفولك الإلكتروني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2010 .
  119. فوغان، ج. م. (1989). مقياس التداخل فابري-بيرو . مطبعة سي آر سي. الصفحات 47، 384-391 . ISBN  978-0-85274-138-2.
  120. 1 2 فروم، ك. د. (1958). "تحديد جديد لسرعة الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر". وقائع الجمعية الملكية في لندن. السلسلة أ، العلوم الرياضية والفيزيائية . 247 (1248): 109-122 . Bibcode : 1958RSPSA.247..109F . doi : 10.1098 / rspa.1958.0172 . JSTOR 100591. S2CID 121444888 .  
  121. 1 2 3 سوليفان، د.ب. (2001). "سرعة الضوء من قياسات التردد والطول الموجي المباشرة". في ليد، د.ر. (محرر). قرن من التميز في القياسات والمعايير والتكنولوجيا (ملف PDF) . مطبعة سي آر سي. الصفحات 191-193 . ISBN  978-0-8493-1247-2تمت أرشفة هذا الملف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 13 أغسطس 2009.
  122. 1 2 3 إيفنسون، ك.م. وآخرون (1972). "سرعة الضوء من قياسات التردد والطول الموجي المباشرة لليزر المُثبَّت بالميثان". رسائل المراجعة الفيزيائية . 29 (19): 1346-1349 . Bibcode : 1972PhRvL..29.1346E . doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 . S2CID 120300510 .  
  123. 1 2 جاليلي، ج. (1954) [1638]. حوارات حول علمين جديدين . كرو، هـ.؛ دي سالفيو، أ. (مترجم). منشورات دوفر . ص 43. ISBN  978-0-486-60099-4أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 30 يناير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يناير 2019 .{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  124. 1 2 3 بوير، سي بي (1941). "تقديرات مبكرة لسرعة الضوء". إيزيس . 33 (1): 24. doi : 10.1086/358523 . S2CID 145400212 . 
  125. 1 2 فوشي، ريناتو؛ ليون، ماتيو (2009)، "غاليليو، قياس سرعة الضوء، وأوقات رد الفعل"، الإدراك ، 38 (8): 1251-1259 ، doi : 10.1068/p6263 ، hdl : 2318/132957 ، PMID 19817156 ، S2CID 11747908  
  126. ^ Magalotti، Lorenzo (2001) [1667]، Saggi di Naturali Esperienze Fatte Nell’ Accademia del Cimento (رقمي، إد على الإنترنت )، فلورنسا: Istituto e Museo di Storia delle Scienze، ص 265266 ، استرجاعها 25 سبتمبر 2015  
  127. 1 2 هيغنز، سي. (1690). Traitée de la Lumière (بالفرنسية). بيير فان دير أ. ص 8 – 9. 
  128. بوخوالد، جيد؛ يانغ، تشين بانغ؛ ستيميروف، نوح؛ بارتون، جينيفر؛ هارينغتون، كوين (1 مارس 2021). "ما اكتشفه هاينريش هيرتز عن الموجات الكهربائية في 1887-1888". أرشيف تاريخ العلوم الدقيقة . 75 (2): 125-171 . doi : 10.1007/s00407-020-00260-1 . ISSN 1432-0657 . S2CID 253895826 .  
  129. هيرتز، هاينريش (1893). الموجات الكهربائية . لندن: ماكميلان وشركاه.
  130. ميكلسون، أ.أ. (1927). "قياس سرعة الضوء بين جبل ويلسون وجبل سان أنطونيو". المجلة الفيزيائية الفلكية . 65 : 1. Bibcode : 1927ApJ....65....1M . doi : 10.1086/143021 .
  131. وينر، جون؛ نونيس، فريدريكو (2013). تفاعل الضوء والمادة: الفيزياء والهندسة على المستوى النانوي ( طبعة مصورة). مطبعة جامعة أكسفورد. ص 1. ISBN   978-0-19-856766-0.مقتطف من الصفحة 1 .
  132. سارتون، ج. (1993). العلوم القديمة خلال العصر الذهبي لليونان . كورير دوفر . ص 248. ISBN  978-0-486-27495-9.
  133. 1 2 3 ماكاي، آر إتش؛ أولدفورد، آر دبليو (2000). "المنهج العلمي، والمنهج الإحصائي، وسرعة الضوء" . العلوم الإحصائية . 15 (3): 254-278 . doi : 10.1214/ss/1009212817 .(انقر على "الخلفية التاريخية" في جدول المحتويات)
  134. أحمد، شريف سيد (2014). التصوير الإلكتروني بالموجات الدقيقة باستخدام المصفوفات المستوية متعددة المواقع . دار نشر لوغوس، برلين. ص 1. ISBN  978-3-8325-3621-3.مقتطف من الصفحة 1
  135. غروس، سي جي (1999). "النار التي تنبعث من العين". عالم الأعصاب . 5 : 58-64 . doi : 10.1177/107385849900500108 . S2CID 84148912 . 
  136. حمارنة، س. (1972). "مراجعة: حكيم محمد سعيد، ابن الهيثم ". إيزيس . 63 (1): 119. doi : 10.1086/350861 .
  137. 1 2 ليستر، بي إم (2005). التواصل البصري: صور تحمل رسائل . تومسون وادزورث . ص 10-11 . ISBN  978-0-534-63720-0.
  138. ^ أوكونور، جي جي ؛ روبرتسون، إي أف "أبو علي الحسن بن الهيثم" . أرشيف MacTutor لتاريخ الرياضيات . جامعة سانت أندروز . تم الاسترجاع 12 يناير 2010 .
  139. لوجيني، ب. (2004). قياس سرعة الضوء: لماذا؟ سرعة ماذا؟ (ملف PDF) . المؤتمر الدولي الخامس لتاريخ العلوم في تعليم العلوم. كيزثيلي، المجر. الصفحات 75-84 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 4 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 12 أغسطس 2017 . 
  140. ^ أوكونور، جي جي؛ روبرتسون، إي أف "أبو هان محمد بن أحمد البيروني" . أرشيف MacTutor لتاريخ الرياضيات . جامعة سانت أندروز . تم الاسترجاع 12 يناير 2010 .
  141. ليندبرغ، دي سي (1996). روجر بيكون وأصول كتاب "برسبيكتيفا" في العصور الوسطى: طبعة نقدية وترجمة إنجليزية لكتاب بيكون "برسبيكتيفا"، مع مقدمة وملاحظات . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 143. ISBN  978-0-19-823992-5.
  142. ليندبرغ، دي سي (1974). "التوليف في أواخر القرن الثالث عشر في علم البصريات" . في إدوارد غرانت (محرر). كتاب مصادر في العلوم في العصور الوسطى . مطبعة جامعة هارفارد. ص 396. ISBN  978-0-674-82360-0.
  143. مارشال، ب. (1981). "نيكول أورسم حول طبيعة الضوء وانعكاسه وسرعته". إيزيس . 72 (3): 357-374 [367-374]. doi : 10.1086/352787 . S2CID 144035661 . 
  144. ساكيلارياديس، سبيروس (1982). "برهان ديكارت التجريبي على السرعة اللانهائية للضوء ورد هيغنز". أرشيف تاريخ العلوم الدقيقة . 26 (1 ) : 1-12 . doi : 10.1007/BF00348308 . ISSN 0003-9519 . JSTOR 41133639. S2CID 118187860 .   
  145. كاجوري، فلوريان (1922). تاريخ الفيزياء في فروعها الأولية: بما في ذلك تطور المختبرات الفيزيائية . ماكميلان. ص 76. 
  146. سميث، أ. مارك (1987). "نظرية ديكارت في الضوء والانكسار: بحث في المنهج". معاملات الجمعية الفلسفية الأمريكية . 77 (3): i–92. doi : 10.2307/1006537 . ISSN 0065-9746 . JSTOR 1006537 .  
  147. بوير، كارل بنجامين (1959). قوس قزح: من الأسطورة إلى الرياضيات . توماس يوسيلوف. الصفحات 205-206 . OCLC 763848561 .  
  148. فوشي، ريناتو؛ ليون، ماتيو (أغسطس 2009). "غاليليو، قياس سرعة الضوء، وأزمنة رد الفعل" . الإدراك . 38 ( 8): 1251-1259 . doi : 10.1068/p6263 . hdl : 2318/132957 . ISSN 0301-0066 . PMID 19817156. S2CID 11747908 .   
  149. نيوتن، آي. (1704). "المقترح الحادي عشر". أوبتكس .نص الاقتراح  الحادي عشر متطابق بين الطبعة الأولى (1704) والطبعة الثانية (1719).
  150. غوارنييري، م. (2015). "ألفا عام من الضوء: المسار الطويل إلى موجات ماكسويل". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 9 (2): 54-56 ، 60. Bibcode : 2015IIEM....9b..54G . doi : 10.1109/MIE.2015.2421754 . S2CID 20759821 . 
  151. ^ كيرشوف، ج. (1857). "Über die Bewegung der Elektricität" . أنالين دير فيزيك . 178 (12): 529– 244. بيب كود : 1857AnP...178..529K . دوى : 10.1002/andp.18571781203 .
  152. انظر، على سبيل المثال:
  153. أوكونور، جيه جيه؛ روبرتسون، إي إف (نوفمبر 1997). "جيمس كليرك ماكسويل" . كلية الرياضيات والإحصاء، جامعة سانت أندروز . مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2011. تم الاطلاع عليه في 13 أكتوبر 2010 .
  154. كامبل، لويس؛ جارنيت، ويليام؛ راوتيو، جيمس سي. "حياة جيمس كليرك ماكسويل"، ص 544، رقم ISBN 978-1-77375-139-9.
  155. واتسون، إي سي (1 سبتمبر 1957). "حول العلاقات بين الضوء والكهرباء". المجلة الأمريكية للفيزياء . 25 (6): 335-343 . Bibcode : 1957AmJPh..25..335W . doi : 10.1119/1.1934460 . ISSN 0002-9505 . 
  156. كونسولي، ماوريتسيو؛ بلوتشينو، أليساندرو (2018). تجارب ميكلسون-مورلي: لغز في الفيزياء وتاريخ العلوم . وورلد ساينتيفيك. ص 118-119 . ISBN  978-9-813-27818-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مايو 2020 .
  157. ميكلسون، أ.أ.؛ مورلي، إ.و. (1887). "حول الحركة النسبية للأرض والأثير المضيء" . المجلة الأمريكية للعلوم . 34 (203): 333-345 . doi : 10.1366/0003702874447824 . S2CID 98374065 . 
  158. فرينش، أ.ب. (1983). النسبية الخاصة . فان نوستراند رينهولد. الصفحات 51-57 . ISBN  978-0-442-30782-0.
  159. داريغول، أ. (2000). الديناميكا الكهربائية من أمبير إلى أينشتاين . مطبعة كلارندون. ISBN 978-0-19-850594-5.
  160. جاليسون، ب. (2003). ساعات أينشتاين، خرائط بوانكاريه: إمبراطوريات الزمن . دبليو دبليو نورتون. رقم ISBN 978-0-393-32604-8.
  161. ميلر، أ. آي. (1981). نظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين. الظهور (1905) والتفسير المبكر (1905-1911) . أديسون-ويسلي. ISBN 978-0-201-04679-3.
  162. بايس، أ. (1982). الرب دقيق: علم وحياة ألبرت أينشتاين . مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-520438-4.
  163. "القرار رقم 1 الصادر عن المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 1967. مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه في 14 مارس 2021 .
  164. "القرار رقم 6 الصادر عن المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 1967. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2010 .
  165. "القرار رقم 2 الصادر عن المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. 1975. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 سبتمبر 2009 .
  166. تايلور، إي إف ؛ ويلر، جيه إيه (1992). فيزياء الزمكان: مقدمة في النسبية الخاصة ( الطبعة الثانية). ماكميلان. ص 59. ISBN   978-0-7167-2327-1.
  167. بينزيس، دبليو بي (2009). "الجدول الزمني لتعريف المتر" (ملف PDF) . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2010 .
  168. آدامز، س. (1997). النسبية: مقدمة في فيزياء الزمكان . مطبعة سي آر سي. ص 140. ISBN  978-0-7484-0621-0إحدى النتائج الغريبة لهذا النظام من التعريفات هي أن أي تحسين مستقبلي في قدرتنا على قياس سرعة الضوء (c) لن يغير سرعة الضوء (وهي رقم محدد)، ولكنه سيغير طول المتر! 
  169. ريندلير، و. (2006). النسبية: الخاصة والعامة والكونية ( الطبعة الثانية). مطبعة جامعة أكسفورد. ص 41. ISBN   978-0-19-856731-8لاحظ أن [...] التحسينات في دقة التجارب ستغير المقياس بالنسبة للأطوال الموجية الذرية، ولكن ليس قيمة سرعة الضوء!
  170. "صيغة "الثابت الصريح"" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 2011. مؤرشف من الأصل في 11 أغسطس 2014.
  171. انظر، على سبيل المثال:

للمزيد من القراءة

المراجع التاريخية

المراجع الحديثة