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1 # 火星一號
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2 # 知天命5136
通常我是這樣測量光速的。我就準備了這三樣東西就搞定了:一把手電筒,一把米尺,一個原子鐘。把手電筒往牆壁這麼一照,用尺子量一下距離,看一下光從這邊到牆壁的時間,然後應用公式:速度=距離➗時間,算出光速c=299792458米/秒。就這麼簡單。
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3 # 木星小太陽
光速測量經歷了三個階段,分別是實驗測量、公式計算、實驗測量。
初期的光速實驗因為條件的限制,必須藉助巧妙的設計。比如利用天體之間的巨大距離差,或者利用旋轉縫精確的測量時間差,得到的結果都是近似的。
第二階段是麥克斯韋方程組,可用直接從方程中解出電磁波的傳播速度,也就是光速。因為可以精確的計算光速,實驗測光速成了擺設。
第三階段是原子鐘測時,鐳射測距等先進實驗條件的出現,此時試驗的精度大大提高,可以驗證計算光速的正確性。此時無論在實驗中還是在理論上都得到了精確的光速數值。
簡單來說,光的傳播速度一開始是透過實驗測出來的,後來被人為定義成每秒299792458米。
由於光速相當快,早前的人們沒有辦法測出光速的大小,於是光速一直被很多人視作無窮大。直到17世紀末,丹麥天文學家奧勒·羅默在觀測木衛一的星蝕(木衛一進入木星的陰影之中)週期時發現,當地球朝向木星運動時,木衛一發生星蝕的時間間隔要短於地球遠離木星運動時的情況。羅預設為這是因為光速是有限的,光從木衛一傳播到地球需要一定的時間。當地球與木星相距較近時,光從木衛一傳播到地球所需的時間較短,所以在地球上觀測到木衛一發生星蝕的時間間隔也較短。如果光速是無限的,就不會有這種時間差。後來,惠更斯據此估算出光速為22萬千米/秒。
再後來,人們透過各種測量方法來提高光速的精度,主要方法包括旋轉齒輪法、空腔諧振法、鐳射干涉法。透過鐳射干涉測量法,測得較為精確的光速為299792458.1±1.9米/秒。
在20世紀初,愛因斯坦提出了狹義相對論,表明對於任何參照系中的觀察者,真空中的光速都是一個常數。由於人們用米原器來定義米的長度,所以一米的長度始終存在誤差,這樣測出的光速也會存在誤差。既然光速是一個常數,為了消除米原器帶來的誤差,科學家乾脆決定把光速定義為299792458米/秒,這樣一米的長度就是光在真空中傳播1/299792458秒的距離。
那麼,有些人可能會有疑問了,為什麼不把光速定義為30萬千米/秒,這樣豈不是更方便?這是因為如果把光速定義為30萬千米/秒,則新定義的一米與原先將會有較大的出入,從而導致此前與長度相關的物理量全部都要修改,這樣顯然不行。如果把光速定義為299792458米/秒不會對一米的長度造成太大的影響,因為按照此前一米的定義,光速差不多就是這個數值。