Введение

"...То, что скорость света является категорией, 
недоступной человеческому воображению, и что, 
с другой стороны, ее возможно измерить с 
необыкновенной точностью, делает ее определение 
одной из самых увлекательных проблем, с которыми 
может столкнуться исследователь." 

А. Майкельсон

Одна из характерных черт физики - количественный характер ее законов: говорим ли мы о законе Ома или законах Ньютона, законе всемирного тяготения или законе Кулона - всегда выражением закона оказывается математическое соотношение между физическими величинами. Во многие соотношения, выражающие законы физики, входят некоторые постоянные - так называемые физические константы. Это, например, гравитационная постоянная в законе всемирного тяготения, удельная теплоемкость в уравнении теплового баланса, скорость света в законе Эйнштейна, связывающем массу тела и его полную энергию. Многие физические постоянные названы так весьма условно. Действительно, нагревается вместо воды спирт, и в соответствующих уравнениях приходится использовать иную величину теплоемкости. Такими "относительными" постоянными являются коэффициент трения, удельное сопротивление, плотность и т. д. Но есть и константы, которые не меняют своего значения. Гравитационная постоянная не зависит от того, взаимодействуют ли тела из свинца или из стали. Электроны в меди и золоте имеют одинаковый заряд (кстати, этот факт еще не так давно - в начале XX в. - был предметом экспериментальной проверки). Так же универсальна и постоянная с - скорость света в вакууме. Именно вследствие своей универсальности такие константы названы мировыми, или фундаментальными постоянными. Величины фундаментальных постоянных определяют важнейшие особенности всего физического мира - от элементарных частиц до крупнейших астрономических объектов.

Принадлежность скорости света к весьма небольшой группе мировых постоянных объясняет интерес к этой величине. Однако надо признать, что даже в этой группе она занимает выдающееся место. Скорость света связана с физическими законами, относящимися к самым, казалось бы, далеким разделам физики. Постоянная с входит в преобразования Лоренца в специальной теории относительности, она связывает электрическую и магнитную постоянные: с = (ε₀μ₀)^-1/2. Формула Эйнштейна Е = mc² позволяет рассчитать количество энергии, выделяющейся при ядерных превращениях. И везде мы сталкиваемся со скоростью света с.

Такая распространенность константы с служит для современной физики ярким проявлением единства физического мира и правильности пути, по которому развивается наука о природе. Понимание этого единства пришло не сразу. Со времени первого определения значения с прошло более трехсот лет. Постепенно константа с раскрывала перед учеными свои тайны. Иногда за измерениями этой величины стояли годы целенаправленных поисков, работы по усовершенствованию методов измерения и научных приборов. Иногда величина 3⋅10⁸ м/с возникала в экспериментах неожиданно, ставя перед учеными вопросы, касавшиеся самых глубин физической науки. Измерения с опровергали и подтверждали физические теории и способствовали прогрессу техники. Без преувеличения можно сказать, что история определения скорости света представляет собой "малую историю физики". И эта история не закончена! Давайте проследим, как и зачем измерялась скорость света, попытаемся понять, каково значение этой величины для физической науки.