光速是最快的速度，那么是如何被人们测量出来的呢？

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100多年前，人类历史上最伟大的科学家爱因斯坦告诉我们，光速是宇宙中最快的速度，没有什么能超越它。

到目前为止，虽然偶尔会出现超光速现象，但大多数科学家仍然以此理论为标准，经常寻找证据来解释超光速现象的问题。因此，光速作为宇宙中最快的速度，依然牢不可破。

那么，科学家是如何把光速测量得如此之快的呢？

光速是每秒30万公里。科学家是如何测量的？

事实上，光速的测量经历了一个漫长的过程。人类的智慧不断提高，终于这个伟大的事业完成了。今天，让我们来看看科学家是如何测量光速的。

亚里士多德是古希腊著名的代表人物(虽然他不是希腊人)。虽然他的一些理论被推翻了，但在当时很受欢迎，甚至被捧上天。

以亚里士多德为代表的古希腊人也认为光速是最快的。但不像爱因斯坦，他们认为光速是无限的，这就是所谓的距离效应。也就是说，无论多远，光都可以在一端被点亮，另一端同时接收到光。因此，对他们来说，测量光速是完全荒谬和不必要的。

我不能怪他们，毕竟那时候地球的距离是他们控制不了的，欧洲的距离也不可能控制。所以无论是他们的生活范围，还是他们的科学认识，都导致了他们对光速看法的局限性。

在大家的印象中，最能打亚里士多德脸的人是伽利略。其实比萨斜塔的实验已经基本被证伪了。然而，伽利略敢于质疑并付诸实践的精神是绝对正确的。

他不相信光速无限，坚持自己做实验。于是，他和助手爬上两座小山，做了实验。他的实验原理很简单。他的助手拿着一盏非常非常亮的灯，用一块木板挡住它。然后，助手把板子拆了，把灯露出来。伽利略计算助手移开板子和他看到的光之间的时间差，用时间除以距离，就是光速。

现在我们知道伽利略的实验是不可能产生结果的，因为光速太快了。不要说两座小山，就算它们站在地球的两端，光速从一端传到另一端(我们按直径算，不按周长算)，也只需要不到0.05秒，也就是不到50毫秒。就连运动员也需要150毫秒才能做出反应。因此，伽利略这种方法，不可能测量光速，最多是测量他的反应速度。对此，他也承认了。

伽利略失败了，但他的贡献使测量光速成为可能。他的实验告诉我们，如果要测量光速，就必须有更长的距离。而他更重要的贡献是告诉别人，望远镜可以看天空和星球。此外，他还发现了木星的四颗卫星，被称为伽利略卫星。木卫一在测量光速方面起着重要的作用。

1676年，一个叫奥勒·罗默的人偶然测量了光速。

说起来，他是无心的，因为他只是想把木卫一的公转周期作为天文学上的一个精确的“钟”来测量。这个测量方法其实很简单。如果木卫一跑到木星挡住太阳的位置，我们就看不见了；如果它运行这个影子，我们可以看到它。

你可以看到这个图，a是太阳，EFGHLK所在的圆是地球轨道，b是木星。当Io跑到光盘之间的阴影处时，我们看不到它。所以只要多次测量它的两个表象的时间差，就可以知道它的公转周期。

那么，问题就来了:每隔一段时间，测得的数据就不一样。

罗默认为，这不可能是木卫一运行不规律造成的，不符合天体物理定律。唯一的解释是光不是瞬间传播的，但是光速是有限的。于是，他通过这个发现开始测量光速。

确定大小

假设我们从地球北极上方看太阳系，那么地球、木星、木卫一都是逆时针旋转的。如果地球移动到F点，木卫一被木星挡住，也就是木卫一在C点的时候，由于光速需要时间传播，我们看到木卫一在F点到达C点的时候其实是几分钟前，而且实际上是在CD之间。

当木卫一在D点重新出现时，地球可能已经移动到了G点(为了方便大家，尺度会很不平衡，只要我们明白真相)。同样的，就像我们看到F时Io和C之间的延迟一样，其实是几分钟前Io到达g时的D。

由于木星公转速度相对较慢，我们认为它几乎没有移动。然后，显然DG比CF短，所以虽然有延迟，但是DG距离比CF短，所以延迟相对较短。这意味着在FGs之间测量的Io消失时间比实际消失时间短。

你被蒙蔽了吗？

核心部分，我们打个比方。

假设你在玩王者荣耀，但是你用的网很卡。游戏开始的时候，你还在拖延时间，直到开场10秒后才进入游戏。结果你发现忘了打开WiFi，就切换到了WiFi。不过这个WiFi信号也不好，只比流量快一点点，延迟8秒。结果这个游戏结束了，你在峡谷里跑了8秒才知道结果。所以，如果整场比赛持续15分钟，你只打了14分58秒。

明白了吗？

另一方面，当地球远离木星时，情况正好相反。当地球发现木卫一在L处C处消失，木卫一在K处D处出现时，也要考虑延迟效应。这一次相当于你用WiFi玩游戏，但是中途WiFi被切断，流量较慢，所以你玩游戏的时间比游戏的实际时间长，也就是木卫一的地球测量消失——出现的时间比木卫一实际消失——出现的时间长。

然后罗默开始假设如果光速等于地球直径，而木卫一公转时地球移动的距离是地球直径的210倍(我不知道他是基于什么假设)，那么木卫一的光传到地球的时间就是210秒(也就是游戏实际时间和你玩的时间的时间差)，也就是三分半钟。换句话说，当地球靠近木星时，木卫一会消失3.5分钟，当它远离木星时，会持续3.5分钟，加起来就是7分钟。

实际观察的结果是两者相差不到7分钟，差很多。可以看出，光在一秒钟内传播的速度远远超过了地球的直径。他推测光速大约是每秒10到8次方米。

别说，这和目前的数据是一个数量级的——虽然他的假设有点离谱。

粗略计算

那么，在确定了震级之后，能否更精确一些呢？

加拿大

对于Io的革命时期，虽然不完全准确，但基本没有问题，大概是42.5天。也就是说，如果观察位置不变，木卫一消失的周期应该是42.5天。如果位置改变，是光速造成的。

从1668年到1678年，罗默继续观察了11年(恐怕你忘了罗默是谁……)。发现木卫一消失的时间比地球离木星最远时最近的地方晚了22分钟。而这个时间就是地球在太阳两边带来的光速的移动时间。所以只要解决了地球半径的问题，光速的问题就可以解决。

但是，如果你还记得前一期的《科学有意义》一栏关于太阳与地球距离的测量，你会发现人类此时还没有准确测量出太阳与地球的距离。所以罗默测量的是时间，没有距离，那么速度怎么算呢？

其实罗默的计算，到此为止。很多人认为罗默第一次计算了光速，其实他只是提供了参考。此外，通过复杂的计算，他得出结论，光每秒传播的距离大于地球的直径，仅此而已。

他的论文发表后，惠更斯看到了。根据他自己的天文数据，即太阳和地球之间的大致距离，他得出光速约为每秒22万公里。同时牛顿计算出是21万公里每秒。他没有说他算的是什么，所以很难相信他没有借鉴罗默的学术成果。牛叔和惠叔在争论光是波还是粒子，所以也有可能是牛顿不愿意落后惠更斯才偷偷“抄作业”~

显然，惠更斯和牛顿都没有精确测量光速，大约是现代数据的70%。这是因为当时人们没有关于太阳和地球之间距离的准确数据。

当然，即使知道太阳和地球的距离，罗默的数据也不准确。可能导致误差的因素很多，比如当时仪器的精度，木星的运动等等。当然，木星的运动最终会归于日地距离，因为一旦确定了日地距离，就可以确定木星的轨道。

无论如何，对于16世纪的人来说，能够测量这个水平是非常了不起的。

通过测试路程和时间进行计算。速度等于路程除以时间，因此可以通过路程和时间进行测算出速度。

光速是299792458m/s ，这个结果是由很多不同时期的科学家的努力而来的，最后迈克尔逊借凭旋转棱镜法得到了299796000 m/s这一数值 。然后利用大学物理以及微积分的知识，在1972年的时候，科学家埃文森测算出了最佳数值：299792457.4±0.1 m/s。

一个叫奥勒·罗默的人偶然测量了光速。
他是无心的，因为他只是想把木卫一的公转周期作为天文学上的一个精确的“钟”来测量。这个测量方法其实很简单。如果木卫一跑到木星挡住太阳的位置，我们就看不见了；如果它运行这个影子，我们可以看到它。
你可以看到这个图，a是太阳，EFGHLK所在的圆是地球轨道，b是木星。当Io跑到光盘之间的阴影处时，我们看不到它。所以只要多次测量它的两个表象的时间差，就可以知道它的公转周期。
那么，问题就来了:每隔一段时间，测得的数据就不一样。
罗默认为，这不可能是木卫一运行不规律造成的，不符合天体物理定律。唯一的解释是光不是瞬间传播的，但是光速是有限的。于是，他通过这个发现开始测量光速。

光速是怎样测量出来的

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常宁市15140964365： 既然光速是目前人类已知的最快速度,那么,人类是怎么测出光速的呢? - ？
戎通纽枢： 光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义.它不仅推动了光学实验的反站,也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据,而且最终推动了爱因斯坦相对论理论...

常宁市15140964365： 光速被公认为最快的速度,既然这样人们是怎样观测几千万光年外的星体?？
戎通纽枢： 几千万年前某个星球射出的光现在到达我们地球,我们看到的是几千万年前的星体.当我们看的足够远时我们能看到宇宙起源的时候

常宁市15140964365： 光速是如何测出来的?光速为约为3乘以10的8次方M/S那么这么快的速度,人类是如何准确测得的呢?? - ？
戎通纽枢：[答案] 真空中的光速是最古老的物理常量之一.伽利略曾经建议,使光行一段7.5千米的路程以测定其速度,但因所用的设备不完善而未成功. 1676年,丹麦天文学家罗迈第一次提出了有效的光速测量方法──利用木星卫星的成蚀...

常宁市15140964365： 光的传播速度那麽快,人们是如何侧的光速的? - ？
戎通纽枢： 1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速.他的方法原理与伽利略的相类似.他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个...

常宁市15140964365： 爱因斯坦是怎么发现光速是最快的呢 - ？
戎通纽枢： 光速不变是测量出来的 科学家利用地球的运动速度,测各个方向射过来的光,如果光速是变的,那么射向地球的各个方向的光应该速度不同,但是实验测出各个方向的光的速度都相同,所以得出结论光速不变. 既然光速不变,那么无论我自己是...

常宁市15140964365： 光速是宇宙中最快的速度,那么为什么人会用天文望远镜观察到1万光年以外的星球? - ？
戎通纽枢： 你的提问有个很严重的错误,一万光年那么远的天体能够被我们用望远镜观测到那么他必然是会自己发光的,他发出的光一万年后被我们看到.你的那种想法在下面的例子中是成立的:黑暗中你用手电筒向远方照去看到了一个物体,那么这个过程所用的时间就是距离的2倍÷光速

常宁市15140964365： 人类是怎么探测到光的速度的? - ？
戎通纽枢： 光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义.它不仅推动了光学实验,也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依...

常宁市15140964365： 大家都知道,真空中的光速是最快的,但为什么人们能够看到上百亿光年之外的宇宙,难道说:人所看东西的... - ？
戎通纽枢： 人们确实能够看到上百亿光年之外的宇宙,但这个宇宙是上百亿年前的样子,我们看到的光是它上百亿年发出的.所以不违反“真空中的光速是最快”这句话.

常宁市15140964365： “科学家认为光的传播速度是最快的”的依据是什么? - ？
戎通纽枢： 光速的测量方法,和测量依据:光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度.真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度.众所周知在真空中光的传播是的30万千米/秒.那么这么快的速度是怎么测量出来的呢?光速的测定...

常宁市15140964365： 如果光速是最快,人类是如何捕捉超光速的物体? - ？
戎通纽枢： 目前,就是光速最快.还没有发现超光速的物质.如果有了超光速的物体,光速就不是最快了.发现都难,捕捉就更难了.