
宇宙具有速度限制,这是光速。根据物理定律,没有什么能比光更快地旅行,甚至没有我们最好的航天器。
那么,光速是多少?
光线以令人难以置信的每秒186,000英里(每秒300,000公里)的速度移动,相当于近7亿英里/小时(超过10亿公里/小时)。这已经足够快,可以在一秒钟内绕过7.5次地球,而典型的乘客飞机将花费两天以上的时间到达一次(这不包括停止燃料或中途停留!)。
光线移动得如此之快,以至于在人类历史上,我们认为它瞬间旅行。不过,早在1600年代后期,科学家Ole Roemer就能够测量光速(通常称为c)通过使用木星的卫星观察大不列颠。
在19世纪初,物理学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)创造了他的理论电磁学。光本身是由电场和磁场组成的,因此电磁场可以描述光的行为和运动,包括其理论速度。该值为每秒299,788公里,误差幅度为正或减去30。在1970年代,物理学家使用激光以更高的精度测量光速,仅误差为0.001。如今,光速用于定义长度单位,因此其值是固定的;人类本质上同意光速为每秒299,792.458公里。
不过,光并不总是那么快。取决于它穿过的东西 - 空气,水,钻石等 - 它可以放慢速度。官方的光速被测量,好像是在真空中行驶,没有空气的空间或任何东西。您可以最清楚地看到诸如棱镜之类的光速的差异,在棱镜之类的地方,某些能量的轻弯能比其他能量更大,从而产生了彩虹。
有趣的是,光速与空间的远距离无匹配,这本身就是真空。从太阳到达地球需要8分钟的光,还有几年的光线从其他最接近的恒星(如Proxima Centauri)到达我们的星球。这就是为什么天文学家使用该单元的原因光年- 距离光可以在一年内传播 - 测量太空的距离。
由于这种通用速度限制,望远镜本质上是时间机器。当天文学家看着500光年的星星时,他们看着500年前的光。大约130亿光年的光线(等效地,130亿年前)显示为宇宙微波背景,从大爆炸在宇宙的婴儿期。光速不仅是物理学的怪癖。它使现代天文学能够如我们所知,并塑造了我们看到世界的方式 - 从字面上看。