在現代物理學上,目前定義的光的速度是299792458米/每秒,每秒30萬公里是一個便于我們使用的近似值。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、干涉法幾個階段。
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士多德在內,都認為光的傳播是瞬時的,包括一些科學界的大佬開普勒、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,采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,由于光速實在太快了,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世紀后期,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;地球處于木星和太陽之間時和太陽處于地球和木星之間時,周期相差十四五天。他猜測這種現象是因為光具有速度。此后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,具有里程碑意義。
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后被人看到,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。后來經過多次改良,這種方法計算的光速為298000千米/秒,誤差已經很小了。
干涉法
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!
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