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光速的測量:一個跨越千年的挑戰(zhàn)

發(fā)布時間:2025-10-27閱讀(3)

最早關(guān)于光速性質(zhì)的思考可以追溯到古希臘時期。當(dāng)時有兩種觀點:一種是亞里士多德等人認為光是無形無質(zhì)無限快地傳播的;另一種是恩培多克勒等人認為光是由微小粒子組成的,并且有有限的速度。但這些觀點都沒有實驗依據(jù),只是純粹的推理。

接下來,在17世紀中后期,法國天文學(xué)家羅默首次利用天文現(xiàn)象成功地測出了光速。他發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星掩星發(fā)生時間與地球與木星距離有關(guān):當(dāng)?shù)厍蚩拷拘菚r掩星提前發(fā)生;當(dāng)?shù)厍蜻h離木星時掩星延后發(fā)生。羅默推斷這是因為光需要花費一定時間從木星衛(wèi)星傳播到地球上觀察者眼中所致,并據(jù)此估算出了光速約為每秒21萬公里。

在18世紀初期,英國物理學(xué)家布拉德雷通過觀察恒星位置隨季節(jié)變化而產(chǎn)生微小擺動現(xiàn)象(即行差),進一步改進了羅默方法,并得到了更加精確的光速值為每秒30萬公里 。

19世紀末期,美國物理學(xué)家邁克爾遜以畢生精力從事光速的精密測量。他與莫雷合作,試圖找到可以讓光傳播的介質(zhì)以太。但是,他們的實驗得到了相反的結(jié)果,證明了以太不存在,光速似乎是一個恒定值。1879年,他改進了傅科方法,利用透鏡把光路延長,獲得光速值為每秒299910±50公里。1882年,他又把測量精度提高,獲得的數(shù)值為每秒299853±30公里。

在20世紀中后期,隨著電磁波、雷達、激光等技術(shù)的發(fā)展,人類對于光速測定有了更多新方法和新手段。例如,利用雷達向太陽系行星發(fā)射信號并接收回波來計算行星距離和信號傳播時間;利用激光干涉儀或空腔共振器來測量激光波長和頻率等。

經(jīng)過幾百年不斷努力和創(chuàng)新,人類對于光速已經(jīng)有了非常精確而穩(wěn)定的測量結(jié)果。1973年,在法國巴黎召開第14屆國際計量大會上,《米制條約》修訂通過了一個重要決議:將光在真空中行進1/299792458秒內(nèi)的距離定義為1米。這樣就把米與真空中光速聯(lián)系在一起,從而使得一米成為一個精確的常數(shù),不再需要實驗測量。這一決議也標志著人類對于光速測定的歷史進入了一個新階段。

總之,光速測定的歷史是一部人類智慧和創(chuàng)造力的歷史,也是一部科學(xué)方法和技術(shù)進步的歷史。從古代哲學(xué)家到現(xiàn)代科學(xué)家,從天文觀測到地面實驗,從相對論到量子力學(xué),人類對于光速的認識不斷深化和發(fā)展,為物理學(xué)和其他科學(xué)領(lǐng)域提供了重要的基礎(chǔ)和啟示。(www.wS46.com)

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