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光速的測(cè)量:一個(gè)跨越千年的挑戰(zhàn)

發(fā)布時(shí)間:2025-10-27閱讀(7)

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

接下來(lái),在17世紀(jì)中后期,法國(guó)天文學(xué)家羅默首次利用天文現(xiàn)象成功地測(cè)出了光速。他發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星掩星發(fā)生時(shí)間與地球與木星距離有關(guān):當(dāng)?shù)厍蚩拷拘菚r(shí)掩星提前發(fā)生;當(dāng)?shù)厍蜻h(yuǎn)離木星時(shí)掩星延后發(fā)生。羅默推斷這是因?yàn)楣庑枰ㄙM(fèi)一定時(shí)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(wàn)公里。

在18世紀(jì)初期,英國(guó)物理學(xué)家布拉德雷通過(guò)觀察恒星位置隨季節(jié)變化而產(chǎn)生微小擺動(dòng)現(xiàn)象(即行差),進(jìn)一步改進(jìn)了羅默方法,并得到了更加精確的光速值為每秒30萬(wàn)公里 。

19世紀(jì)末期,美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜以畢生精力從事光速的精密測(cè)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(shí)驗(yàn)得到了相反的結(jié)果,證明了以太不存在,光速似乎是一個(gè)恒定值。1879年,他改進(jìn)了傅科方法,利用透鏡把光路延長(zhǎng),獲得光速值為每秒299910±50公里。1882年,他又把測(cè)量精度提高,獲得的數(shù)值為每秒299853±30公里。

在20世紀(jì)中后期,隨著電磁波、雷達(dá)、激光等技術(shù)的發(fā)展,人類對(duì)于光速測(cè)定有了更多新方法和新手段。例如,利用雷達(dá)向太陽(yáng)系行星發(fā)射信號(hào)并接收回波來(lái)計(jì)算行星距離和信號(hào)傳播時(shí)間;利用激光干涉儀或空腔共振器來(lái)測(cè)量激光波長(zhǎng)和頻率等。

經(jīng)過(guò)幾百年不斷努力和創(chuàng)新,人類對(duì)于光速已經(jīng)有了非常精確而穩(wěn)定的測(cè)量結(jié)果。1973年,在法國(guó)巴黎召開(kāi)第14屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上,《米制條約》修訂通過(guò)了一個(gè)重要決議:將光在真空中行進(jìn)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(gè)精確的常數(shù),不再需要實(shí)驗(yàn)測(cè)量。這一決議也標(biāo)志著人類對(duì)于光速測(cè)定的歷史進(jìn)入了一個(gè)新階段。

總之,光速測(cè)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(jìn)步的歷史。從古代哲學(xué)家到現(xiàn)代科學(xué)家,從天文觀測(cè)到地面實(shí)驗(yàn),從相對(duì)論到量子力學(xué),人類對(duì)于光速的認(rèn)識(shí)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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