解密:為什麼人類能夠測量光的速度?

2021-01-09 模式生活

因為光速有限,因為人類智慧無窮。光速接近30萬公裡每秒,但是對人類來說仍可測量,幾百年前科學家就認為光速是較為恆定的數字,只是光速很快對測量精度要求很高。

早在1607年,伽利略為了測定光速,設計了一個實驗,找來兩個人和兩盞燈籠,讓他們分別站在兩座相距一英裡的山頂上,第一個人舉起燈籠時便開始計時,第二個人看到第一個人的燈籠便也立即舉起自己的燈籠,當第一個人看到第二個人的燈籠時便停止計時,這樣一來二去就可以得到光行進兩英裡所需要的時間,從而求出光的速度。伽利略在設計這個實驗的時候,沒有考慮到人的反應時間,因此得出的光速是相當不準確的,現代我們看到這種測光速的方法會覺得可笑,但是他是以實驗的方式測光速的第一人,實際上伽利略被認為是現代物理學之父,就是因為他的開拓精神,不僅製造瞭望遠鏡,還設計了實驗測量力,還提出了理想實驗。他的一些思想給後人啟發,啟迪了科學的發展,很難說牛頓的成就與伽利略無關。

其後,在1676年,丹麥天文學家奧勞斯·羅默利用木星衛星的星蝕時間變化證實光是以有限速度傳播的,他發現當地球在最接近木星時,木星衛星伊娥的公轉周期是42.5小時,當地球遠離木星時,伊娥從陰影中出現的時間會比預測的越來越晚,是因為木星與地球的距離增加,使得光要花更多的時間傳遞,他根據時間差測出的光速和現代測出的光速已經相差不是很大了。因為將整個光速測量擴大到木星軌道,依靠相當遠的距離縮小了光速測定的誤差。後來又發展為恆星光行差法等可行的辦法,只不過這些測定方法比較麻煩,科學家們希望在實驗室內通過簡單的儀器就測出光速,於是有了齒輪法、旋轉鏡法等多種方法,測定的光速為299792458m/s,已經是非常精確的了。

光速非常快,但是人類的智慧卻能想出光速的測定方法,而更多的證據顯示真空中的是一個恆星的數字,以至於光速成為了一個物理學單位,現代的測量單位米等都是根據光速重新定義的。真空光速是已知的最大速度,任何有質量的物質都只能接近而無法達到光速。

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  • 光的速度為什麼是每秒30萬千米,而不是更快一點或慢一點?
    光的速度為什麼是每秒30萬千米而不是更快一點或慢一點?一種新理論使我們離答案曙光更進了一步。塞納河左岸的巴黎天文臺,牆上有一塊展板,上面說光速是在1676年首次被測得的。其實,這一結果實屬無心之得。他認為,如果光速有限,光的傳播就需要時間,那麼在土星的其他衛星上也應該觀察到食的推遲現象,但實際上卻沒有。之後,人們對於光速問題頗有爭議,直到1728年英國天文學家詹姆斯·布萊德雷發現了另一種測量光速的方式。以後的很多實驗證實,羅默對光速的原始觀測數據慢了25 %。今天,我們已經確定光在真空中的傳播速度為每秒299792.458千米。
  • 到底有沒有辦法真的去測量一下光的速度呢?
    網易科技訊11月8日消息,據國外媒體報導 科學家如何測量光的速度?日前牛津大學物理系學生傑克·弗雷澤(Jack Fraser)在在線問答網站Quora上作出回答:科學家們壓根就沒測量過光的速度,但他們非常清楚光速是多少:不多不少正好是299792458米/秒。為什麼科學家們沒有測量過就能很清楚地知道光的速度呢?因為這個數值壓根就是由科學家們定義的。在此基礎上我們定義了秒,接著又定義了米,而科學家們需要做的就是測量米的長度。
  • 光的最慢速度是多少?
    現在在雷射領域的各種實用性的突破,根本原因在於人類對雷射本質特徵有越來越深入的了解。只有在理論上先獲得更大的突破,才能創造性的生產出許多自然界根本就不曾存在過的高端技術。因此對雷射和光的追根溯源遠遠沒有結束。雷射是普通光的一種。而光是原子受到激勵,外圍電子向更高的能級軌道躍遷時釋放出來的光子輻射,這種輻射本質上是電磁波的一種,具備波粒二象性。
  • 我們能夠超越光的速度傳遞信息嗎?
    我是加州大學伯克利分校的本科畢業生.我在大學裡修了數學和經濟學雙學位,通常我喜歡讀專業以外的一些科學文章,所以我寫了這個篇文章 話說回來,我的疑惑是「宇宙在膨脹的期間是如何比光的速度還要快的快的 想要能夠超越光速地傳播信息,基本上是不可能的,就目前的科技技術來講,想要打破這個壁壘的時間是一個未知數,畢竟科學才是實踐才是唯一的真理
  • 科學的探索者:光的速度這麼快,為何對人類造不成傷害?
    在現如今的科技認知中,能夠達到光速行進的物質就光子,那為何光的速度這麼快,卻對人類造不成傷害呢?讓我們一起來看一下。一個物體在速度不斷加快的過程之中所帶來的勢能也會越來越大,速度越快撞擊後造成的傷害程度也就越大。就像一臺40公裡每小時的速度行進的汽車撞到牆壁上,跟一個以一百公裡每小時的速度行進的汽車撞擊到牆上的後果截然不同一樣。
  • 既然光能夠達到每秒30萬公裡的速度,為何人被它撞到卻沒有感覺?
    眾所周知愛因斯坦在世的時候曾經說過,光速是宇宙當中最快的速度,然而其他物體只能無限的接近這個速度,並無法達到光速,不過我們也都知道一個物體在運動比較快的時候,所產生的撞擊力強大到無法想像。其實這就像是天空當中飛行的一隻小鳥,遇到了高速航行的飛機,小鳥也能將飛機撞出一個窟窿,然而光速每秒能達到30萬公裡的速度,既然光能達到每秒30萬公裡的速度,為何人被他撞倒卻沒有感覺?比如說我們看的時候都比較喜歡曬太陽,為什麼我們沒有受傷反而感覺很暖和呢?下面小編就和大家分享一下。
  • 光跑的這麼快 它的速度是如何測量的?
    這其中的原因也不難理解,那就是因為光的速度比聲音的速度快多了。空氣中聲音的速度大概是340m/s,一馬赫的速度,就是指的是聲音在空氣中的速度。其實光的速度也是有限的,只不過非常大。光在空氣中的速度約為3*10^8 m/s。這個速度有多快呢?光在一秒鐘內前進的距離大約就可以繞地球赤道7圈半,也就是說,幾乎一眨眼的時間光就可以毫不費力的環遊世界。從地球到月球的距離約為38萬公裡,光打個來回也僅僅需要兩秒多(事實上,地球和月球之間的準確距離就是計算雷射來回所花費時間得到的)。
  • 光速恆定實驗測量的真理,近代物理快速發展是從對光的理解開始!
    我們日常生活中到處充滿了陽光,光無處不在,在人的潛意識裡光的存在再自然不過了,所以光會很少引起人的注意,問:光是什麼?!就像生活在水中的魚兒應該也很難意識到水的存在!但是總有那麼一些人,他們有一顆善於發現的眼睛,有一顆對未知充滿好奇的心,為我們人類打開了一扇通往宇宙的大門!
  • 為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?
    為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?——因為真空光速不變是一個觀測事實。1676年,羅默提交了一份利用衛星食計算的光速報告,報告中依據11月娥下一次衛星食要比改革局8月份觀察進行計算得到的時間推遲了10分鐘左右,這個矛盾可以假定從光到木星到地球需要時間而得到解釋。這是人類歷史上第一次以測量為依據提出了光以有限速度傳播,不過我們要很坦率地說,這個觀點其實證據不足。
  • 光的速度高達30萬公裡/秒,它前進的動力是什麼?
    光無處不在,它們承載著物體的信息在空間中傳播。當我們接收到光,就能知道光攜帶的信息,從而看到發出或者反射出這些光的物體。我們不僅僅研究光的來源,也會研究光本身,人類對於光的研究由來已久。光速的研究很早之前,人類就試圖去測量光的速度。但由於光速太快了,快到人們認為是無限的。
  • 如何測量天體間的距離?光是如何定義的?一光年到底有多遠?
    前言:如何測量天體間的距離?光是如何定義的?一光年到底有多遠?宇宙對我們地球上每個居民來說是廣闊無窮的,渺小的人類處於茫茫的宇宙之中如一粒米般的大小,以宇宙中的各種天體作為參照物來看人類完全是微不足道的。
  • 科學的分析光速與以太之間的關係,其中光的速度是永恆不變的?
    光的傳播速度是有限的羅默發現了光速以後這個事兒還沒完,他還測量了一下這個速度有多快。羅默測量的結果大概是每秒22.5萬公裡,雖然沒有現在公認的每秒30萬公裡這麼準,但羅摩意識到了光速是很快的。不過這整個事件在當時並沒有引起太大的轟動,人們就當多了一個生活常識。光的速度那麼快,它是一下子就進到你的眼睛裡還是在空間中傳播一段很短的時間後再進到的眼睛裡,說實話對你的日常生活幾乎是沒什麼影響。
  • 光速是宇宙中最快的速度,那麼科學家是怎麼測量它的呢?
    推動歷史:1607年,伽利略第一個測量了光速的速度。他叫來兩個人,讓他們手拿兩盞燈籠,站在相聚1.6km的山頭上,等到光到達後,就按下計時。結局當然是以失敗告終,伽利略也表示光速太快,實驗設備又差。不過,伽利略這一舉動,推動了光速測量史。很多科學家都去追這個「潮流」。
  • 光是人類觀察周圍諸物與天空的窗口,沒有什麼能夠比光還快
    光,人類觀察周圍諸物乃至天空的窗口。沒有什麼東西能跑得這麼快!事實上,也再沒有什麼東西能夠跑得比光還快!光,是人類了解過去的窗口。倒轉前面那個光束的流向,讓自然的星光落到你的身上。光的旅行需要時間,因此我們看到遙遠的星光都是數千年前發出來的,即使是冥王星的光,也是四小時之前發出來的。我們看到的太陽光是八分鐘前發出來的。甚至你看到朋友的光,也是數十億分之一秒之前發出來的。所謂「現在」都是指我們的眼睛實際看到的時間。每個人都會有一個關於現實的不同看法。
  • 天文新論,利用基於相對論的引力透鏡測量宇宙的膨脹速度
    兩種可用的測量方法產生不同的結果。萊頓物理學家大衛·哈維採用了一種獨立的第三種測量方法,利用愛因斯坦預測的星系光扭曲特性。他在《皇家天文學會月報》上發表了他的發現。關於宇宙的膨脹,我們已經知道了將近一個世紀。天文學家注意到,來自遙遠星系的光的波長比近處星系的要短。光波似乎被拉伸,或者說紅移,這意味著那些遙遠的星系正在遠離我們。
  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。那為什麼宇宙中光速最快?一,首先是因為光子的靜質量為零。
  • 為什麼光速不取整為每秒3億米?看看古人的測量方式便知
    審核:小文引言:眾所周知,光速是宇宙中最快的速度,人類真正將它的數值測算出來還只是在幾十年前,而且所測得的數據還只是大概數值,並不完全是精確的,因為光速本身存在著不確定性,無法被完全精確測量。有一種東西每天都會出現在我們身邊,而且它們的傳播速度極快,地球上沒有任何速度能夠與之相比較,它就是光。地球上的自然光基本是太陽發射出來的,而太陽與地球之間相隔著一個標準的天文單位,但太陽發射出來的光只需要八分鐘左右就能夠到達地球,這充分說明了光的速度非常快,快到讓人意識不到它的存在。那麼光速有多快呢?
  • 引力的傳播速度是光速,我們是如何發現並測量的呢?
    在四種基本作用力之中,引力是最弱的,那麼科學家們是怎麼測量出它的速度的呢?20世紀初,愛因斯坦提出了狹義相對論,其中有兩條基本原理,其一是狹義相對論性原理,即物理規律在所有慣性參照系中都具有相同的表現形式,從而否定了以太假說;其二是光速不變原理,即在所有慣性參照系中,光在真空中的速度穩定保持一個數值,不會因慣性參照系的不同而發生改變。
  • 光速無法超越,為什麼光出現就能達到光速?什麼力量推動光前進?
    更快的速度,一直都是人類追求的目標,從馬車到汽車再到動車飛機火箭,人類不斷在追求速度的極限,也正是因為追求速度,某種程度上也加快了人類技術的進步
  • 電流傳播速度的首次測量
    理論計算和實驗數據都告訴我們,光和電磁波在真空中的傳播速度C=3X108米/秒,這一點已經被舉世所公認。由於電流是電磁波的宿主載體,很多人自然很關心電流在導線中的傳播速度,遺憾的是這方面既沒有理論方面的預測,也沒有實際測量結果的報導。如果從網上搜索光速的測量歷史,幾乎每個人都可以津津樂道地講一大堆,但是如果問及電流的傳播速度,多數人都會不加思索地回答說它接近於光速,或者說電流的傳播速度就等於電磁波的傳播速度,事實果真是這樣的嗎?