
宇宙具有速度限制,這是光速。根據物理定律,沒有什麼能比光更快地旅行,甚至沒有我們最好的航天器。
那麼,光速是多少?
光線以令人難以置信的每秒186,000英里(每秒300,000公里)的速度移動,相當於近7億英里/小時(超過10億公里/小時)。這已經足夠快,可以在一秒鐘內繞過7.5次地球,而典型的乘客飛機將花費兩天以上的時間到達一次(這不包括停止燃料或中途停留!)。
光線移動得如此之快,以至於在人類歷史上,我們認為它瞬間旅行。不過,早在1600年代後期,科學家Ole Roemer就能夠測量光速(通常稱為c)通過使用木星的衛星觀察大不列顛。
在19世紀初,物理學家詹姆斯·克萊克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)創造了他的理論電磁學。光本身是由電場和磁場組成的,因此電磁場可以描述光的行為和運動,包括其理論速度。該值為每秒299,788公里,誤差幅度為正或減去30。在1970年代,物理學家使用激光以更高的精度測量光速,僅誤差為0.001。如今,光速用於定義長度單位,因此其值是固定的;人類本質上同意光速為每秒299,792.458公里。
不過,光並不總是那麼快。取決於它穿過的東西 - 空氣,水,鑽石等 - 它可以放慢速度。官方的光速被測量,好像是在真空中行駛,沒有空氣的空間或任何東西。您可以最清楚地看到諸如棱鏡之類的光速的差異,在棱鏡之類的地方,某些能量的輕彎能比其他能量更大,從而產生了彩虹。
有趣的是,光速與空間的遠距離無匹配,這本身就是真空。從太陽到達地球需要8分鐘的光,還有幾年的光線從其他最接近的恆星(如Proxima Centauri)到達我們的星球。這就是為什麼天文學家使用該單元的原因光年- 距離光可以在一年內傳播 - 測量太空的距離。
由於這種通用速度限制,望遠鏡本質上是時間機器。當天文學家看著500光年的星星時,他們看著500年前的光。大約130億光年的光線(等效地,130億年前)顯示為宇宙微波背景,從大霹靂在宇宙的嬰儿期。光速不僅是物理學的怪癖。它使現代天文學能夠如我們所知,並塑造了我們看到世界的方式 - 從字面上看。