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

2020-12-04 三體使者

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?很多學過中學物理的朋友都能回答上大約是每秒鐘2.9979億米。現代人得到這樣的答案並不難,因為已經有很多科學方法能夠測出光速的具體數值。但是對於古人來說,要想測出光速簡直是不可能的事。有人就會說了,難道很久以前就意識到光速的存在了嗎?還真的有這樣的人,他就是伽利略。儘管意識到光速存在的人並不只有伽利略,但其他人普遍認為光速是無限的。

然而伽利略並不這麼認為,他懷疑光速的無限性,並且想要通過各種實驗途徑來證實這一點。由於當時的科學發展水平,伽利略還是沒能做到這一點,但他仍然相信光速是可以測算的。後來一位名為奧樂·羅摩的天文學家在觀察木衛一的星蝕現象的時候發現光速是有上限的,但他沒能得出這個上限值。再後來惠根斯在羅摩的研究基礎上算出了光速的具體數值是每秒鐘22萬公裡。儘管這一數值與如今測算得到的結果有一定的差距,但那也是人類揭開測量光速的序幕。

進入二十世紀之後,人類科學快速發展起來,科學家們陸續提出了不同的方法來測算光速,例如飛行時間法、雷射幹涉法等等。這些方法都普遍將光速的具體數值算到了每秒鐘29.8萬公裡左右,其中雷射幹涉法更是將這一數值精確到了小數點後7位。後來有科學家提出,光速存在不確定性,因為它具有波粒二象性。於是不少科學家又重新開始研究測算光速的方法,後面衍生出來的方法都將光速的不確定性降低了。

儘管如此,在光速測算上依然存在一種「頑固」的誤差因素,它就是一米的長度。可能很多人會好奇,一米的長度不是固定不變的嗎?為什麼它會成為影響光速測算的因素呢?實際上人類對一米長度的定義經歷了不同的時期,主要原因是測算的金屬不同,導致一米長度的具體數值不同。到目前為止一米的標準長度仍然存在著不確定性,這也導致了光速在數值上不會有一個統一的結果。

除此之外,有人就會問,為什麼不把光速每秒鐘大約29.9萬公裡的速度化簡為每秒鐘30萬公裡呢?要注意這裡的速度是以每秒鐘一萬公裡為單位的,無論在小數點後幾位都會對這個數值造成一定的影響,因此不能輕易地將光速取整為每秒鐘30萬公裡。

相關焦點

  • 為什麼光速不取整為每秒3億米?
    根據現有的理論,光在真空中的傳播速度是宇宙中最快的局域速度,其數值為299792458米/秒。真空光速的數值是人為定義的,其小數位後面都是0。既然光速是定義的,那麼,為什麼不取整為3億米/秒呢?這個問題涉及到了人類對光速的認識和測量過程。
  • 光速的準確值為299792458米每秒,為何不取整3億米每秒呢?
    長度單位「米」和時間單位「秒」都是人為定義的,真空光速是宇宙中的一個常數,經過人類定義後剛好為299792458米/秒而已。平常我們說光速為30萬公裡每秒,實際上真空光速的準確值為299792458米/秒,而且這是絕對準確的值,沒有任何四捨五入的小數部分;真空中的光速是不變的,但是真空光速的數值,會隨著長度單位和時間單位的不同而不同,比如換算成英尺大約是983571058英尺/秒。
  • 為什麼光速是299792458米每秒?
    為什麼光速是299792458米每秒而不取整3億米每秒?現在我們知道,光速是一個基本的物理常量,它的數值為299792458米每秒(不過平時都近似取3億米每秒)。但是在17世紀前,天文學家和物理學家都認為光速是無限大的,因為宇宙中恆星的光都是瞬時到達地球的。
  • 光速:為什麼是偏30萬千米每秒?為什麼是速度的極限,不可超越?
    三十萬千米每秒,這個數字也並無特別之處,為什麼偏偏就是以它為極限了呢?在我們無法推翻這個結論的時候,愛因斯坦又用自己的相對論證明了諸多時空理論,因而我們現代物理學便接受了。其次,速度無限接近光速的時候,其質量也會無限增大,質量的無窮大本身就是無法達到的,再根據愛因斯坦的質能方程,質量無窮大並且以光速運動,那麼其能量也會變得無窮大。無窮大的能量這一條件又該如何滿足呢?光子不存在靜止質量,因此只有光子才能達到光速。
  • 光速為什麼是299782458米/秒?而不是300000000米/秒?答案很奇妙
    隨後針對極點-赤道距離的研究卻表明原來的測量值並不精確,然而為時已晚,這個不精確的「米」已經成為了廣泛使用的單位,要根據最新測量的地球尺寸修正「米」的標準定義遠沒有更新windows那麼簡單。所以我們依舊以「檔案米」原器作為一米的最終定義,能做到的改進僅僅是在19世紀末將米原器的材料更新成了鉑銥合金,目的是使其更為穩定。
  • 光速為什麼是299792458m/s,而不是30萬公裡每秒?有什麼奧秘嗎?
    真空中的光速是測量值,只要是測量值就會存在誤差,永遠不會有準確的值出現。但是人類又想通過光速去定義其他尺寸單位,因此就把光速定義為物理常數:299792458m/s。這個光速定義值和光速的計算測量值之間誤差很小,而人類直接就把光速定義成常數,光速的實際計算測量值為299792500±100米/秒。
  • 每秒299792458米 為何光速是這個取值?
    北京時間7月27日消息,據國外媒體報導,我們都知道光速是每秒299792458米,但光速為何偏偏是這個值、而不是其它數字呢?我們為何又對這種電磁波的速度如此關注?為何光速會成為物理學的重要基石?這都是因為,光速其實頗為古怪。
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。那麼,有朋友不禁要問了,為什麼光速不是每秒35萬公裡、40萬公裡,只能是30萬公裡每秒,是什麼限制了光速呢?
  • 光速是299792458米每秒,數字為何這麼奇怪?就不能是整數嗎
    相信大家都能一口說出來,每秒鐘30萬公裡啊!是的,光速是每秒鐘30萬公裡,但這只是為了方便簡化的一個大約數值。實際上光速的準確數值是299792458米/秒。光速這個數值很讓人困惑,為什麼是這樣毫無規律的數字呢?為甚光速的準去數值不是300000000米/秒這樣的整數呢?不知道大家有沒有這樣的困惑呢?
  • 為什麼光速是將近每秒30萬公裡,而不是其他數值?
    在人類建立的體系下,光在真空中的傳播速度將近每秒30萬公裡。至於為什麼光速是這個數值,而不是諸如每秒35萬公裡或者每秒15萬公裡,其原因與我們所生活的宇宙屬性有關。根據麥克斯韋的電磁場方程組可以推導出如下的真空光速(c)公式:上式中,ε0表示真空介電常數(或稱真空電容率),μ0表示真空磁導率。無論是真空介電常數,還是真空磁導率,它們都是恆定的常數,都與真空的屬性有關,它們決定了真空中的光速大小。
  • 為什麼光速恆定為30萬公裡每秒?光速定值被推翻,物理界豈不炸了
    為什麼光速恆定為30萬公裡每秒?光速定值被推翻,物理界豈不炸了!對於光的討論,古代就有。亞里斯多德堅持認為光的傳播不需要時間,一觸即達。但古希臘的哲學家恩培多克勒則堅持認為光是在不斷移動的,既然是移動就需要時間。
  • 光速究竟多少? 科學家是如何測量光速的?
    川北在線核心提示:原標題:光速究竟多少? 科學家是如何測量光速的? 光速是物理學中的一個最基本常數,也是物體運動的速度上限,那麼科學家是如何來測量光速的呢? 實際上,科學家不測量光速(這裡總是指光在真空中的速度),而是科學家知道光的速度是多少。
  • 我們究竟該如何測量光速?看看科學家怎麼說
    因此,我們試圖用一種任何人都可以複製的方式來定義它,而不必提及「標準物體」,因此,我們使用光速重新定義了儀表。如今官方定義為:1299792458,即光一秒內在真空中傳播的距離。用銫定義秒,因此,這與將光的速度定義為上面給出的數字完全等價。
  • 光速每秒30萬公裡,這個數值是巧合嗎?
    光傳為宇宙中傳播速度最快的物質,現在已經深深地印在了人們的腦海中,我們通常說的光速在真空中的傳播速度為每秒30萬公裡,實質上是一個近似值,通過多年來的精密測量,光速的真實速度為299792458米每秒,之所以取30萬公裡,一方面是為了方便記憶,另外一方面是為了計算的簡捷。
  • 如果光速是唯一的定量,為什麼是要用英裡或者千米來表示,而非一些隨機的數字,比如299792458米每秒或186113英裡每小時?
    例如:經過多次的討論,一米的距離被定義為沿著穿過巴黎的子午線,從北極到赤道的第一千萬距離。接著他們花了十年的時間儘可能精確地測量這一距離,然後將此測量結果刻錄在金屬球上,該金屬球被收藏在位於巴黎之外的一個金庫中。
  • 光速為每秒30萬公裡而不是其它數值,難道宇宙被限制住了嗎?
    我們知道真空中光速大約為每秒30萬公裡(實際上是每秒299792458米)。但光速為什麼是這個數值而不是其它數值呢?難道宇宙被什麼限制住了嗎?光速的發現第一個認識到光確實有速度的人是天文學家奧勒·羅默。在17世紀晚期,他痴迷於木星衛星木衛一的奇怪運動。
  • 光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?
    光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?在人類的認知中,宇宙中最快的速度當屬光速。根據愛因斯坦提出的相對論,宇宙中不會出現比光速還快的速度了。很多人都認為想要測量光速,一定需要非常先進的科技,有很多科學家都已經不斷的嘗試過了。光速是宇宙中的極限速度,每秒30萬公裡,科學家如何測量的呢?羅默就是其中之一,它在觀測木星被衛星吞噬的時候發現,地球靠近木星的時長與地球遠離木星的時長,有著很微小的差距。通過這種微小的差距,從而利用地球的直徑,在慢慢的推算出光速的速度。
  • 光速是設計出來的嗎?怎麼測量光速?
    這是1975年,第十五屆國際計量大會的決議,也是目前真空光速的最可靠值,對於光速的計算,人類從1676年便開始了嘗試。直到1790年,出現了雷射測定裝置,可以通過波長和頻率測定光速,比之前的測量方式精確了100倍,這才正式確定了光速。
  • 是誰把光速限定在每秒30萬公裡這個框框內的,今後還有變化嗎?
    網絡上常常出現一些這樣的問題,為什麼光速是一個整數呢?是什麼人把光速限定在這樣一個範圍呢?諸如此類的問題時空通訊過去多有闡述,但還有不少人有這些疑惑。最近就有位網友提出:光速為何被限定為30萬公裡每秒?好像光速是人為確定下來的,要它多快就是多快似的。