La velocitat de la lutz dins lo vuege, generalament notada c, es una constanta fisica universala importanta dins mai d'un domeni de la fisica modèrna. Sa valor precisa es m/s siá aperaquí km/s. Segon la teoria de la relativitat, es la velocitat maximala que pòu agantar tota forma de matèria ò d'informacion dins l'Univèrs. Pasmens, aquela velocitat es pas identica dins totei lei mitans car se propaga pus lentament dins lei mitans materiaus coma l'aire, lo veire ò l'aiga.
Coma son nom l'indica, aquela velocitat es sovent associada amb la lutz. Dins aquò, es pus generalament la velocitat de totei lei particulas sensa massa e dei variacions de sei camps associats dins lo vuege (compres lei raionaments electromagnetics e leis ondas gravitacionalas). Aquelei particulas e ondas viatjan a la velocitat c quin que siegue lo movement de la fònt emetritz e lo referenciau de l'observator. Dins la teoria de la relativitat, la constanta c permet de liar l'espaci e lo temps. Aparéis tanben dins la famosa relacion E = m.c2 qu'establís l'equivaléncia entre la massa e l'energia.
La determinacion de la valor de la velocitat de la lutz es una partida importanta de l'istòria de la fisica. Comencèt au sègle XVII coma una consequéncia dei descubèrtas de Galileo Galilei. La premiera demonstracion de son existéncia aguèt luòc en 1676 e son caractèr constant foguèt identificat en 1810. Lo raprochament amb l'electromagnetisme se debanèt amb la descubèrta de la natura de la lutz per James Clerk Maxwell. Finalament, sa definicion actuala foguèt donada per Albert Eisntein dins lo quadre de sei trabalhs sus la relativitat.
Definicion e notacion
Per decision dau Burèu Internacionau dei Pes e dei Mesuras, la valor exacta de la velocitat de la lutz dins lo vuege es de m/s. Es generalament notada c (per « constanta » e « celeritat »). Pasmens, dins de tèxtes ancians, pòu se trobar la notacion V que foguèt adoptada per James Clerk Maxwell dins sei trabalhs. Albert Einstein utilizèt tanben aquela notacion dins sei premierei publicacions. Pasmens, la notacion c, introducha en 1894 per Paul Drude, s'impausèt après son adopcion per Einstein en 1907. Dins un mitan de propagacion materiau, la velocitat de la lutz es generalament notada v (per « velocitat ») e l'indici de refraccion d'aqueu mitan n.
Existís un sistèma de notacion alternatiu qu'es de còps utilizat. Nòta la celeritat c0 e la velocitat de la lutz dins un mitan materiau c. Aquelei notacions son sostengudas per lo Burèu Internacionau dei Pes e dei Mesuras per faire un liame amb lei notacions de la permittivitat electrica dau vuege ε0 e de la permeabilitat magnetica dau vuege µ0. Pasmens, per de rasons de tradicion, aqueu sistèma es pauc utilizat a l'ora d'ara.
Istòria
Lei premierei reflexions
La question de l'existéncia de la velocitat de la lutz es una question anciana apareguda durant l'Antiquitat. Empèdocles (v. 490-430 avC) foguèt probablament lo premier filosòf que prepausèt una teoria de la lutz. Segon eu, aviá una velocitat finida coma totei lei causas en movement(en) G. Sarton, Ancient science through the golden age of Greece, Courier Dover, p. 248.. Aristòtel (384-322 avC) suggeriguèt lo contrari. Per eu, la lutz èra la consequéncia de la preséncia d'una causa mai èra pas, ela meteissa, una causa en movement(en) R. H. MacKay, R. W. Oldford, "Scientific Method, Statistical Method and the Speed of Light", Statistical Science, 2000, vol. 15, n°3, pp. 254–278.. Puei, Euclides (v. 325-265 avC) e Claudi Ptolemèu (v. 85-165 apC) desvolopèron la teoria d'Empèdocles per arribar a la conclusion, similara a aquela d'Aristòtel, d'una velocitat infinida.
Durant l'Edat Mejana, lei filosòfs musulmans adoptèron lo ponch de vista aristotelician. Pasmens, en 1021, Alhazen (965-1039) s'opausèt a aquela teoria dins son Tractat d'optica. D'efiech, i presentèt divèrseis arguments explicant que la lutz anava de l'objècte a l'uelh(en) C. G. Gross, "The Fire That Comes from the Eye", Neuroscientist, 1999, vol. 5, pp. 58–64.. Ansin, la lutz deviá aver una velocitat finida susceptibla de variar segon lo mitan traversat(en) P. M. Lester, Visual Communication: Images With Messages, Thomson Wadsworth, 2005, pp. 10-11.. Alhazen pensèt donc que la lutz èra un fenomèn materiau e que sa propagacion aviá una durada finida mai tròp brèva per la percepcion umana(en) P. Lauginie, Measuring Speed of Light: Why? Speed of what?, Fifth International Conference for History of Science in Science Education, 2004, Keszthely, pp. 75–84.. Totjorn au sègle XI, Al-Biruni (v. 973-1050) arribèt egalament a l'idèa de l'existéncia d'una velocitat finida per la lutz. De mai, segon eu, sa valor èra ben superiora a la velocitat de propagacion dau son. Au sègle XIII, en Euròpa, Roger Bacon (v. 1220-1292) reprenguèt aquelei teorias(en) D. C. Lindberg, "Late Thirteenth-Century Synthesis in Optics" dins Edward Grant (dir.) A source book in medieval science, Harvard University Press, 1974, p. 396.. Pasmens, dins lo corrent deis ans 1270, lo filosòf polonés Witelon (v. 1230-1280) lei nuancèt e prepausèt una teoria intermediària amb una velocitat infinida dins lo vuege e finida dins lei mitans materiaus(en) P. Marshall, "Nicole Oresme on the Nature, Reflection, and Speed of Light", Isis, vol. 72, n°3, pp. 357-374..
Durant lo sègle XVII, en despiech de la mesa en plaça dei premiereis experiéncias scientificas de determinacion de la velocitat de la lutz, de debats d'idèas continuèron sus lo subjècte. Per Johannes Kepler (1571-1630), aquela velocitat èra necessiàrament infinida dins l'espaci car i aviá ges d'obstacle per l'alentir. René Descartes (1589-1650) sostenguèt aquela concepcion. Segon eu, se la velocitat èra finida, l'alinhament dau Soleu, de la Tèrra e de la Luna seriá pas tant perfècte durant leis eclipsis. Pasmens, aquò entraïnava de problemas dins l'interpretacion de la lèi de Snell-Descartes. Per lei resòuvre, lo matematician occitan Pèire de Fermat (1601-1665) supausèt tornarmai una velocitat de la lutz finida(en) Carl Benjamin Boyer, The Rainbow: From Myth to Mathematics, 1959.. De mai, Fermat observèt qu'aquela velocitat demenissiá amb la densitat dau mitan de propagacion.
De la Renaissença a la relativitat
Lei premiereis experiéncias
thumb|right|Retrach d'Ole Christensen Romer (1644-1710), autor de la premiera mesura quantitativa de la velocitat de la lutz.
Lei premiereis experiéncias scientificas destinadas a mesurar la velocitat de la lutz foguèron concebudas au començament dau sègle XVII. La premiera foguèt probablament l'òbra d'Isaac Beeckman (1588-1637). Consistiá a observar la lutz producha per lo tir d'un canon situat a 1,6 km de l'observator. Permetèt pas d'obtenir un resultat fisable. En 1638, Galileo Galilei (1564-1642) utilizèt un sistèma de lantèrnas e d'observators plaçats a distància per assaiar de mesurar una valor a partir dau retàrd d'aparicion de la lutz. Pasmens, en causa dei limits tecnologics dau periòde, poguèt pas determinar se la lutz se desplaçava d'un biais instantanèu ò s'aviá una velocitat definidaD'efiech, per una distància d'un a dos quilomètres, es necessari de dispausar de cronomètres permetent de mesurar de duradas de l'òrdre de 10 µs. Aquò èra totalament impossible a l'epòca de Galilei.. Pasmens, concluguèt que, se lo segond cas èra verai, la propagacion de la lutz èra fòrça rapida(en) G. Galilei, Dialogues Concerning Two New Sciences, traduccion de H. Crew e A. de Salvio, Dover Publications. p. 43..
La premiera estimacion quantitativa de la velocitat de la lutz foguèt realizada en 1676 per l'astronòm danés Ole Christensen Romer (1644-1710)(en) I. B. Cohen, "Roemer and the first determination of the velocity of light (1676)", Isis, 1940, vol. 31, n°2, pp. 327–379.. Per aquò, estudièt la durada dau periòde d'Io, un satellit de Jupitèr. Poguèt mesurar una durada pus corta quand la Tèrra èra a se raprochar dau sistèma jovian e una durada pus lònga dins lo cas contrari. A partir dei donadas conegudas a aquela epòca sus lei dimensions dau Sistèma Solar, Christiaan Huygens (1629-1695) calculèt alora una valor egala a km/h(fr) C. Huygens, Traitée de la Lumière, Pierre van der Aa, 1690, pp. 8–9.. De son caire, Isaac Newton (1643-1727) s'interessèt a la color deis eclipsis observats per Romer. Coma avián pas de coloracion particulara, ne'n concluguèt que totei lei colors avián viatjat a la meteissa velocitat.
Puei, durant la premiera partida dau sègle XVIII, l'astronòm britanic James Bradley (1693-1762) descurbiguèt l'aberracion de la lutz a partir de l'estudi de l'estela Gamma Draconis. Aqueu fenomèn se tradutz per lo fach que la direccion aparenta d'una fònt luminosa despend de la velocitat de l'observator. En 1729, poguèt l'utilizar per calcular una valor fòrça precisa de la velocitat de la lutz : km/h(en) J. Bradley, "Account of a new discovered Motion of the Fix'd Stars", Philosophical Transactions, 1729, vol. 35, pp. 637–60..
L'establiment dau liame amb l'electromagnetisme
thumb|right|Fotografia de James Clerk Maxwell (1831-1879), fondator de l'electromagnetisme.
Durant leis ans 1840, lo fisician francés Hippolyte Fizeau (1819-1895) utilizèt un sistèma fach d'una ròda dentada per determinar la velocitat de la lutz segon un metòde novèu. Obtenguèt un resultat de km/s en 1849(en) M. Guarnieri, "Two Millennia of Light: The Long Path to Maxwell's Waves", IEEE Industrial Electronics Magazine, 2015, vol. 9, n°2, pp. 54–56 e 60.. Quauqueis ans pus tard, en 1862, Léon Foucault (1819-1868) melhorèt lo sistèma de Fizeau gràcias a un sistèma de miraus. Trobèt una valor de km/s.
En parallèl, en 1856, Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) e Rudolf Kohlrausch (1809-1858) mesurèron la valor de la constanta 1/√ε0μ0 en estudiant la descarga d'una botelha de Leyden. Aquò li permetèt de calcular la velocitat de la lutz qu'es liada a aquelei valors. Arribèron a un resultat similar a aqueu de Fizeau. Puei, en 1857, Gustav Kirchhoff (1824-1887) calculèt la velocitat de desplaçament d'un sinhau electric dins un fieu sensa resisténcia electrica. Trobèt un resultat similar a la velocitat de la lutz(de) G. Kirchhoff, "Über die Bewegung der Elektricität", Ann. Phys., 1857, vol. 178, n°12, pp. 529–544..
Aquelei descubèrtas foguèron integradas per James Clerk Maxwell (1831-1879) dins sa teoria de l'electromagnetisme, publicada au començament deis ans 1860. Entre divèrseis innovacions importantas, i definiguèt la lutz coma una onda electromagnetica. I prepausèt tanben de definir la velocitat c coma velocitat deis ondas electromagneticas dins lo vuege(en) Nicholas J. Giordano, College physics: reasoning and relationships, Cengage Learning, 2009, p. 787.. Se poguèt pas demostrar totalament aquelei ponchs, lei resultats experimentaus obtenguts per son modèl permetèron a aqueleis idèas de s'impausar au sen de la comunautat scientifica.
La question de l'etèr
thumb|right|Fotografia d'Albert A. Michelson (1852-1931).
Durant la segonda mitat dau sègle XIX, la question de l'existéncia de l'etèr venguèt pauc a pauc un objècte de debats importants. D'efiech, segon lei lèis de la mecanica en vigor a aquela epòca, l'existéncia d'un referenciau èra indispensable per calcular una velocitat. Ansin, foguèt imaginada una substància ipotetica, l'etèr, qu'emplissiá la totalitat de l'Univèrs. Après lei trabalhs de Maxwell, aquel etèr foguèt tanben supausat servir de supòrt a la propagacion deis ondas electromagneticas.