眾所周知,光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。
一般來講,光速是30萬公裡/秒,按照定義值,光速是299792458m/s,光速的計算值為(299792500±100)米/秒。30萬公裡/秒這個數值並非測量值,而是定義值。要懂得兩者的區別!
自從137億年前的那一聲巨響,宇宙由一個緻密熾熱的奇點爆炸而成。自宇宙形成以來,光速就在那裡,不快不慢。而為了便於規範和計算,自古以來人們總會制定一些單位便於記錄,用來標記和描述宇宙中自有的這些事物。什麼是米,什麼是秒,只有確定了這個問題,才得出來光速是多少。
國際上統一的長度單位「米」於1790年由法國科學家提出,以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位,取古希臘文「metron」為單位,中文譯作「米」。隨後1792~1799年,天文學家製作了米原器,以其長度作為1米。
秒的定義在現行的國際單位制下於1967年正式出現,第13屆國際度量衡大會對秒的定義是銫133原子基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的周期的9,192,631,770倍的時間。其中銫原子必須在絕對零度時是靜止的,而且所在的環境是零磁場。
有了這兩個單位的定義,才有光速在目前的單位制體系中的30萬千米每秒。當然了,真空中光速定義值是299792458m/s,一般計算不求精度是取30萬千米每秒。這裡還要再次強調一下,真空中光速的值並不是一個測定值,而是人類自己定義的。
那麼問題來了,光速是如何定義的?
光速的測算曆經了多次的頭腦風暴。17世紀伽利略在相距較遠的山頭用燈光傳遞信號嘗試測算光速,到1676年丹麥天文學家奧勞斯·羅默利用木星衛星在木星圓面投影的周期變化來估算光速。
之後詹姆斯·布雷德利觀測抵達地球的星光來計算光速,以及日後科學家在實驗室中通過實驗來計算,直到1983年,第十七屆國際計量大會上將真空中光速定為精確值。而也正因為這個約定的精確值,其與當時米的定義和秒的定義一致,因此國際上又精確定義了米的長度,即為真空中光1/299792458秒內通過的距離。
到今天為止,我們對光速到底認識了嗎?還不能這麼說,有沒有超光速運動,相對論又做怎樣改變?還有待探索。