这光速真空中的速度为每秒 299,792,458 米,这是科学家们在 1975 年最终达成一致的数字 - 但为什么要选择这个数字呢? 为什么这很重要?
回答这些问题将带领我们踏上一段穿越空间、时间、物理和测量的奇妙旅程,而这个故事还没有完全讲完。 现代研究几个世纪以来首次对光速提出了质疑。
不过,首先要回顾一些历史:在 17 世纪初,人们普遍认为光没有速度,它只是瞬间出现,无论存在与否。
在 1600 年代,这个想法受到了严重的挑战。 首先,荷兰科学家艾萨克·贝克曼1629 年,他在火药爆炸周围设置了一系列镜子,以观察观察者是否注意到闪光出现时的任何差异。
不幸的是,对于贝克曼和科学进步来说,结果尚无定论,但在 1676 年,丹麦天文学家奥勒·罗默注意到其中之一的日食时间有奇怪的变化一年中的月亮。
这是否是因为当地球距离较远时,光从木星传播需要更长的时间? 罗默是这么认为的,他的粗略计算得出光速约为每秒 220,000 公里——这个估计一点也不差,特别是考虑到他所掌握的行星大小数据并不那么准确。
在我们自己的星球上对光束进行的进一步实验使科学家们更接近正确的数字,然后在 1800 年代中期,物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell) 提出了他的麦克斯韦方程组– 测量真空中电场和磁场的方法。
麦克斯韦方程组确定了真空的电学和磁学性质,在注意到无质量电磁辐射波的速度非常接近假设的光速后,麦克斯韦提出它们可能完全匹配。
事实证明麦克斯韦是对的,我们第一次可以根据宇宙中的其他常数来测量光速。
与此同时,麦克斯韦的工作强烈表明光本身就是一种电磁波,这个想法得到证实后,被1905年,作为他的理论的一部分。
今天光速,或者C众所周知,被认为是狭义相对论– 与空间和时间不同,光速是恒定的,与观察者无关。
更重要的是,这个常数支撑着我们对宇宙的大部分理解。 它匹配引力波的速度,是的,是一样的C这就是著名的方程 E=mc2。
然而,关于光速,我们不仅仅有麦克斯韦和爱因斯坦的说法。 科学家们已经通过从物体反射激光来测量它和观察重力作用在行星上的方式,所有这些实验都得出了相同的数字。
然而,故事并没有就此结束,感谢,这个物理学分支暗示宇宙可能并不像我们想象的那么恒定。
量子场论据说真空从来都不是真正空的:它充满了基本粒子,快速地出现和消失。 假设认为,这些粒子沿途产生电磁波纹,并可能导致光速的变化。
对这些想法的研究正在进行中,而且我们还不确定是哪一种方式。 目前,光速与几个世纪以来保持不变,恒定且固定……但请注意这个空间。