光速正好是30萬公裡每秒,是巧合還是設計出來的?

2021-03-01 宇宙探索

在現代物理學上，目前定義的光的速度是299792458米/每秒，每秒30萬公裡是一個便於我們使用的近似值。這個值是經過數輩科學家幾百年的努力精確測量的結果，不是巧合、也不是設計的。

要回答這個問題，我們不妨從光速的測量史說起。光速如此快，因此其測量難度很大，光速的測量經歷了辯論期、物理測量法、天文測量法、實驗測量法、幹涉法幾個階段。

辯論期

早期，人們認為光是瞬時傳播的，即光速是無限大的，包括古希臘科學家的鼻祖亞里斯多德在內，都認為光的傳播是瞬時的，包括一些科學界的大佬克卜勒、笛卡爾等，也都認為光速是無限大、不可測的。然而伽利略認為光雖然傳播很快，但卻是可以測量的。

物理測量法

最初伽利略測量光速，採用了最原始的物理方法，即兩人拿燈在兩個山頭，通過發出光到看到光的時間和山頭的距離來計算光的傳播速度。結果可想而知，由於光速實在太快了，在兩個山頭之間傳播的時間根本無法確定。但這也開始激起人們對光速探索的興趣。

天文測量法

17世紀後期，隨著天文望遠鏡的發展，光是否具有速度有了定論。1676年，丹麥天文學家羅麥在觀測木星時發現一個有趣的現象：在一年的不同時期，木星的衛星的隱食周期是不同的;地球處於木星和太陽之間時和太陽處於地球和木星之間時，周期相差十四五天。他猜測這種現象是因為光具有速度。此後惠更斯根據羅麥的數據和地球半徑計算出光的傳播速度為214000千米/秒。

雖然此數據與目前光速的值差別很大，但是這是人類第一次計算出的光速值，具有裡程碑意義。

實驗測量法

19世紀，科學家開始使用實驗對光速進行測量，其思想是將難以測量的光速，通過實驗，轉化成容易測量的對象進行計算。比較著名的是齒輪測量法。光在光路上傳播時，經過兩次齒輪的間隙後被人看到，只有在齒輪轉速為某個值時，光才可以穿過間隙，這樣就把光速的計算，轉化成了齒輪轉速的計算。後來經過多次改良，這種方法計算的光速為298000千米/秒，誤差已經很小了。

幹涉法

現代物理學中，使用波長和頻率計算光速，計算出真空中的光速值為299792458米/每秒的固定值。通過了解光速的測量歷史，我們不得不佩服科學家的智慧，也不由得感慨，科學探索永無止境！

回到題主的問題，光速是一個固定值，是數輩科學家精確測量的結果，既不是設計的、也不是巧合。光總得有一個速度（除非它是無限的），既然有一個速度，我們只需要測量就好了！

相關焦點

  • 光速剛好每秒三十萬公裡,是設計出來的還是巧合?
    光速剛好是30萬公裡每秒這個說法其實並不算準確，因為我們所說的光速為30萬公裡每秒，其實說的是近似值，光速並不是剛好是30萬公裡每秒。準確點來說，光速應該是299792458米每秒，跟30萬公裡每秒是很接近的，通常我們為了計算方便，就取光速為30萬公裡每秒，其實這是光在真空中傳播的速度。有人或許會有一個疑問，那就是為什麼光速就是30萬公裡每秒，雖然說這裡的30萬公裡每秒是一個近似值，但是還是讓人不得不思考一下，是什麼限制了光速呢？
  • 網友問:光速大約是30萬公裡每秒,是設計出來的還是巧合?
    光速是物理學常數，由我們所在時空的屬性決定；而長度單位「公裡」是人為設定的，光速數值在不同單位體系下有區別，但是光速本身不會變化。根據相對論的描述，光速是我們宇宙中物質運動的最快速度，而且光在真空中的傳播速度是不變的，數值大約為299792458 m/s（約30萬公裡每秒），這個數值是人類通過儀器直接或者間接測定的，有一定的精度誤差。
  • 光速為什麼是30萬公裡每秒？這是怎麼算出來的？
    我們生活在一個物質世界，在描述這個世界的各種常量中，高度，質量都沒有極限，但是速度有，那就是光速。光速所指的就是光傳播的速度，它也是目前科學家公認的極限速度，也就是30萬公裡每秒。人類沒有發現比光傳播速度更快的物質，所以光速也被視為是宇宙極限速度。那麼問題出現了。
  • 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。
  • 光速為什麼是30萬公裡每秒?怎麼算出來的?光能飛出宇宙嗎?
    光速為什麼是30萬公裡每秒？怎麼算出來的？光能飛出宇宙嗎？在高中的時候我們都上過政治課，哲學家告訴我們，我們的世界是物質的世界，是不以人的意志為轉移的，在描述物質世界的時候，不管是它的高度還是質量，都是沒有限制。
  • 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？
  • 光速為何是30萬公裡每秒不是35萬?到底是什麼限制了光速?
    可以是35萬公裡每秒，但如果真的是35萬公裡每秒，你又會問為什麼不是40萬公裡每秒呢？除非光速是無限的，否則光速總得有一個數值吧？而如果光速真的是無限的，世界上的一切物質都不會出現，不會形成，宇宙中也沒有過去將來，也不會有因果關係。所有的只有現在，只有此時此刻！
  • 光速為何是30萬公裡每秒?到底是什麼限制了光速?
    因為無論光速是30萬還是35萬，都還是可以繼續問，為啥不是40萬公裡云云。此外，還有一個注意事項，公裡有多長也只是一個人為規定，如果換一種規定，光速的數字可能更大也可能更小，比如在歐美國家常用的英制單位，英裡。1英裡=1.6公裡左右，如果用英裡來表示光速那就連30萬都沒有了，大概只有 186,282英裡/秒。所以，核心問題不是光速有多快，而是為什麼它不是無限快?
  • 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。
  • 光速每秒30萬公裡，動力源在哪？
    很多人會回答光速。不考慮空間的加速方法，光速確實是一個正確的答案。根據相對論，100噸的太空飛行器加速到99.999%光速，需要兆瓦級發電站日夜工作1.28億年，如果到達光速，太空飛行器質量變為無窮大、需要的能源也變為無窮大，就算是1個粒子，只要存在質量，到達光速就會變為無窮大的質量。到達光速需要如此巨大的能量，為何光可以直接到達光速？
  • 光速為何被限定為30萬公裡每秒?一旦突破光速,文明或進入下階段
    ，相當於每秒194公裡，這是什麼概念？帕克號探測器月球和地球之間的距離是30萬公裡，帕克號僅需1個多小時就可以往返地球和月球，火星與地球的距離為5500萬公裡，帕克號從地球飛到火星也僅需要78個小時，由此可見帕克號的速度有多快，但是帕克號的「快」是相對的，為什麼是相對的呢？
  • 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？
  • 光速大約30萬公裡/秒，這是怎麼測量出來的？
    這裡的計算對光速的測量也是適用的，只要我們知道光通過的距離，以及中間經過的時間，就能計算出光速。但是光速太快了，我們30萬公裡每秒的速度，這麼短的距離裡的時間幾乎是無法確定的。在17世紀，天文學家羅邁通過對木星衛星一號運行規律的長期觀察，發現光速是以有限速度傳播的，可以進行測量的，初略計算得出了二十多萬公裡每秒的光速值，雖然有些粗糙，但是這已經是當時的奇蹟了。
  • 光速是極限速度,但卻只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?
    光速是極限速度，但卻只有30萬公裡每秒，到底是誰限制了它？根據我們的常識，光速可以達到每秒30萬公裡，這種極限速度可以在地球和太陽之間往返只需要16分鐘，那漫長的空間距離在光速面前變得非常的簡單，而且，傳聞實現光速以後，就能夠跳出時間的束縛，甚至還能實現時間的倒流，因此很多科學家對它很感興趣，就連一些科幻作家也不厭其煩的書寫著它的傳奇。
  • 光速每秒30萬公裡,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速，它的動力是什麼？為什麼會有如此高的速度？，當達到99%光速，質量提升700%。這樣就導致要想把質量更大的物體提升速度，那麼需要的能量就會更大，最後的結果就是有靜止質量的物體永遠都達不到光速。 但是光子比較特殊，並沒有靜止質量，因此也不屬於物質，根據量子力學來說僅僅是一份份的能量。只要一經產生，它的速度就是30萬公裡每秒，並不能無緣無故的消失，只能被其它例子所吸收。
  • 30萬公裡每秒的光速，它的動力來源是什麼？需要加速嗎？
    那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速，它的動力是什麼？為什麼會有如此高的速度？50%，質量會提升15%，當達到99%光速，質量提升700%。只要一經產生，它的速度就是30萬公裡每秒，並不能無緣無故的消失，只能被其它例子所吸收。我們理解光子的速度，其實可以把光速看成是光子的特有屬性，就像是一個人擁有質量一樣，這是在一出生就確定下來的。
  • 30萬公裡每秒的光速,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速，它的動力是什麼？為什麼會有如此高的速度？愛因斯坦研究發現，他認為光是宇宙中最快的速度，任何有靜止質量的物體速度永遠都達不到光速，理論上只能無限接近於光速。愛因斯坦曾做過這樣的思維實驗，他想著當時的交通工具火車，如果不斷的給它加煤、加燃料，火車的速度就會不斷的提升，但理論上只能加速到無限接近於光速。從狹義相對論的質增效應來看，高速運動的物體質量會不斷地提升，當物體達到光速百分之50%，質量會提升15%，當達到99%光速，質量提升700%。
  • 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。
  • 30萬公裡每秒的光速令科學家「失望」,原因竟然是它太「慢」了
    這樣的地球周長4萬公裡，是遙不可及的大，但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了，這樣的速度更是我們無法想像的。愛因斯坦的理論對於光速有了新的詮釋，在此前科學界普遍認為光速和其它物體速度性質一致，可以滿足伽利略的速度疊加原理的。愛因斯坦卻認為光速不變，並且是宇宙中最快的速度，更加準確的描述應該是有靜止質量物體運動速度的極限值。