La première mesure réussie de la vitesse de la lumière eut lieu en 1676. L'astronome danois Ole Rømer essayait de mesurer l'orbite de Io, la troisième plus grande lune de Jupiter, en observant le temps qu'il fallait pour parcourir la planète. En regardant Io pendant de nombreuses années, Rømer a fait une découverte surprenante, selon le Musée américain d'histoire naturelle:
L'intervalle de temps entre les éclipses successives s'est progressivement réduit à mesure que la Terre en orbite se déplaçait vers Jupiter et devenait de plus en plus long à mesure que la Terre s'éloignait de Jupiter. Ces différences se sont accumulées. D'après ses données, Roemer estimait que lorsque la Terre serait la plus proche de Jupiter ..., les éclipses de Io se produiraient environ onze minutes plus tôt que prévu sur la base de la période orbitale moyenne sur plusieurs années. Et six mois et demi plus tard, lorsque la Terre serait la plus éloignée de Jupiter ..., les éclipses se produiraient environ onze minutes plus tard que prévu.
Roemer savait que la véritable période orbitale de Io n'aurait rien à voir avec les positions relatives de la Terre et de Jupiter. Dans une idée brillante, il réalisa que la différence de temps devait être due à la vitesse finie de la lumière.
Avant Rømer, les scientifiques ne savaient pas si la lumière avait une vitesse limitée ou si son indicateur de vitesse était bloqué en permanence à «l'infini».
Quelques centaines d'années plus tard, les techniques de mesure de la vitesse de la lumière sont devenues incroyablement plus précises et, dans certains cas, plus complexes. Mais dans la vidéo ci-dessus, les scientifiques du centre scientifique At Bristol montrent un moyen relativement simple de calculer la vitesse de la lumière sans passer des années à regarder à travers un oculaire de télescope. En fait, leur approche n’utilise que de simples équipements de cuisine et du chocolat.
Dans la vidéo, les animateurs Ross Exton et Nerys Shah utilisent peu plus qu'un four à micro-ondes et une barre de chocolat pour montrer comment calculer la vitesse de la lumière. La vidéo ne montre pas clairement en quoi la mesure des particules fondues sur une barre de chocolat est liée à la vitesse de la lumière. Mais pour le décomposer un peu plus, il suffit de jeter un regard sur certaines des unités utilisées dans leurs mesures.
Hertz est le substitut physique de «cycles par seconde». Les micro-ondes utilisées dans la vidéo produisent des ondes lumineuses d'une fréquence de 2 450 000 000 Hertz, soit autant de cycles par seconde. Aller d'une crête à l'autre d'une vague - dans ce cas, la distance entre le premier et le troisième morceau de chocolat fondu - correspond à un cycle. Exton et Shah ont mesuré cette distance à 0, 12 mètre, ou 0, 12 mètre par cycle. Multiplier quelque chose mesuré en "mètres par cycle" par quelque chose en "cycles par seconde" donnera une mesure en "mètres par seconde". C'est la vitesse de l'onde, la vitesse de la lumière.
L’approche qui fait que l’approche d’At Bristol fonctionne est qu’à l’époque moderne, nous savons déjà quelques points importants sur la lumière: sa vitesse est finie et cette vitesse est en grande partie constante. Nous avons également l'avantage des physiciens ayant déjà expliqué la relation entre la longueur d'onde, la fréquence et la vitesse.
Lorsque Ole Rømer s'est tourné vers Jupiter et a déduit pour la première fois la vitesse de la lumière, il est arrivé à 214 000 000 mètres par seconde. «Cette mesure, compte tenu de son antiquité, de sa méthode de mesure et de l’incertitude du 17ème siècle quant à la distance qui séparait Jupiter de la Terre, est étonnamment proche de la valeur moderne de [299 792 458] mètres par seconde», déclare Dave Kornreich pour Cornell.
À l'aide d'un micro-ondes et d'une tablette de chocolat, Exton et Shah ont parcouru 294 000 000 de mètres par seconde, ce qui n'est pas mauvais pour un peu de science culinaire.
