Скорость света в вакууме составляет ровно 299 миллионов 792 тысячи 458 метров в секунду. В нынешние времена нам известно это настолько точное число потому, что скорость света в вакууме, эту фундаментальную физическую постоянную, измерили современными научными средствами. Даже эталонная длина метра в 1983 году была определена XVI Генеральной конференцией по мерам и весам именно посредством этой постоянной: «метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени в 1/299792458 секунды».

Впрочем, ещё несколько сот лет назад считалось общепризнанным (или, по крайней мере, предполагалось), что скорость света распространяется с бесконечной скоростью. Ведь она и, правда, очень-очень велика.

Первым известным человеком, который поставил под сомнение «бесконечность» скорости света, был философ и целитель V века до н.э. Эмпедокл (около 490 – 430 гг. до н.э.) из Акраганта на Сицилии, считающийся отцом риторики. По его мнению, свет – нечто движущееся, и ему, следовательно, нужно время для своего распространения.

Другие античные философы с ним не согласились; как возразил Аристотель в сочинении «О душе», «Эмпедокл и всякий другой придерживающийся такого же мнения, неправильно утверждали, будто свет передвигается и распространяется в известный промежуток времени между Землёй и небесной твердью, нами же это движение не воспринимается... Ведь на малом расстоянии это движение могло бы ещё остаться незамеченным, а это уже слишком большая претензия, чтобы оно оставалось незамеченным на протяжении от востока до запада». Научный спор продолжался более 2 тысяч лет.

Одним из первых, кто предложил провести наглядный эксперимент, чтобы проверить, есть ли всё же у света скорость, был нидерландский учёный Исаак Бекман (1588–1637). Произошло это в 1629 году. Бекман, возможно, принадлежал к той известной категории энергичных исследователей, которые не представляют себе убедительного и качественного научного эксперимента на столь серьёзную тему без хорошего взрыва. Поэтому не удивительно, что его предложение включало в себя взрыв порохового заряда.

Бекман поместил зеркало на большом расстоянии от места выстрела из пушки, а от наблюдателей требовалось показать, была ли разница во времени между выстрелом и вспышкой света, отражённой от зеркала. Как читатели уже, наверное, догадались, эксперимент был признан «безрезультатным».

Подобный, более известный эксперимент, уже не связанный со взрывами, был предложен итальянским учёным Галилео Галиеем (1564–1642) десятилетие спустя, в 1638 году. Галилей, как и Бекман, также предполагал, что скорость света конечна. Его идея заключалась в установке двух фонарей на солидном расстоянии друг от друга и стараниях наблюдателей рассмотреть, есть ли какая-то временная задержка, если одновременно зажечь оба. И здесь результаты могли считаться, в лучшем случае, «неубедительными». Впрочем, Галилей всё же предположил: скорость света, хотя и не бесконечна, но всё же настолько велика, что эксперименты в сравнительно небольших масштабах по определению обречены на провал.

Масштабы изменились, когда за дело взялся датский астроном Оле Рёмер (1644–1710). Измерять скорость света, по мнению 30-летнего учёного, несколькими годами ранее ставшего членом Парижской академии наук, следовало не пиротехникой, пушками и зеркалами, не миганием фонарями на холмах, а с настоящим размахом — включив в эксперимент космическое пространство. Рёмер основывал свои наблюдения за движением планет и их спутников; о результатах наблюдений он объявил 22 августа 1676 года.

В частности, при многолетнем, начатом им ещё в 22 года, изучении одного из спутников Юпитера, Ио, Рёмер заметил, что время между его затмениями – заходами в солнечную тень крупнейшей в нашей системе планеты – в течение года изменялось, в зависимости от того, сближалась ли Земля с Юпитером или отдалялась от него.

Заинтересовавшись этим, Рёмер начал тщательно записывать время, когда Ио появится в поле зрения, и как оно соотносится с обычно ожидаемым временем. Спустя некоторое время Рёмер убедился – когда Земля, вращаясь вокруг Солнца, отдалялась от Юпитера, время появления Ио отставало от ожидаемого времени, отмеченного в его записях. Точно также от усреднеённых на больших интервалах времени значений отличались и моменты затмений при сближении Земли с Юпитером – они наступали раньше.

Рёмер верно предположил: это происходило потому, что скорость света конечна, свет перемещается не мгновенно, ему «необходимо какое-то время, чтобы от спутника дойти до наблюдателя».

К сожалению, точные расчёты и вычисления, которые он использовал, были утеряны во время пожара в Копенгагене 20–23 октября 1728 года, крупнейшего в истории датской столицы и уничтожившего 28% построек на её территории. Однако остались и достаточно подробные описания как из новостных сообщений, посвященных его открытию, так и от других учёных того времени, использовавших в своих трудах расчёты Рёмера.

Суть их заключалась в том, что, при помощи ряда вычислений, учитывавших диаметры орбит Земли и Юпитера, Рёмер смог сделать следующий вывод: свету требуется около 22 минут, чтобы пересечь расстояние в диаметр орбиты Земли вокруг Солнца (согласно современным данным, примерно 16 минут 40 секунд).

Позднее нидерландский математик и астроном Христиан Гюйгенс (1629–1695), один из основоположников теоретической механики и первооткрыватель колец Сатурна, преобразовал этот вывод в более привычный числовой вид. Согласно оценке Рёмера, свет распространяется со скоростью примерно в 220–230 миллионов метров в секунду. Данный показатель где-то на 23–26,5% отличается от современного значения.

Когда почти все коллеги Рёмера выразили сомнение в его теории «насчёт Ио», тот спокойно ответил им, что затмение Ио 9 ноября 1676 года произойдёт на 10 минут позже ожидаемого. В соответствующее время сомневающиеся были ошеломлены: движение небесных тел подтвердило выводы Рёмера. Впрочем, поражаться действительно есть чему, ведь и сегодня оценка Рёмером скорости света считается удивительно точной и впечатляющей, учитывая состояние науки и технологий конца XVII века.

Что ещё более удивительно – причина меньшей, чем действительная, скорости света «по Рёмеру», вероятнее всего, связана не столько с ошибками в расчётах с его стороны лично, сколько с тем фактом, что общепринятые в научных кругах того времени размеры диаметров Земли и Юпитера были неверны. То есть, Рёмер ошибся на вышеуказанные 26,5%, большей частью потому, что другие люди не были столь хороши, как он, в науке. По сути, если в его расчётах использовать верные параметры орбит, то «скорость Рёмера» будет почти верна.

Таким образом, хотя технически Оле Рёмер и сильно «промахнулся», а в 1728–1729 году британский астроном Джеймс Брэдли (1693–1762) предложил более точное число (308 миллионов метров в секунду), именно Рёмер вошёл в историю как первый человек, экспериментально доказавший – скорость света конечна, и вычисливший приблизительно эту скорость.

Причём вычисливший, наблюдая в весьма несовершенный телескоп за движением крохотного пятнышка, вращающегося вокруг газового шара на расстоянии примерно 590–970 миллионов километров от себя.

Миодраг Драгомилович, Сербия