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第7章 发现光速

对于现代天文学来说,光速是最为基础的测量单位。我们现在都知道,光速是有固定数值的,但光的速度是不是一个有限值,这在历史上曾是一个引起巨大争议的问题。1607年,伽利略第一次尝试测量光速。一天夜里,他和助手分别站在两个山头上,每人拿一盏灯,灯有开关。伽利略在某个时刻打开灯,并开始计时,助手看到灯光后马上打开自己的灯。当伽利略看到对方的灯光时,就停止计时。伽利略试图测出从他开灯到他看到助手开灯之间的时差,从而算出光速。但是因为光的传播速度实在太快,这个实验失败了。我们现在知道,光速很快,1/7秒能绕地球一周多,靠当时的条件,用伽利略的方法测光速,是难以实现的。于是,人们把测光速的场地移到了太空。

在伽利略去世后约30年,1676年,丹麦人罗麦指出光速是有限的。罗麦在对木星的观测中发现,卫星由于木星的遮掩造成的卫星食,周期有些不规则。它随着木星和地球之间距离的不同而变长或变短。罗麦认识到这是由于在长短不同的路程上,光线传播需要不同时间。

1862年,法国科学家傅科发明了旋转平面镜的测量方法,利用光线的反射,通过调整平面镜的速度,就能测算出光的速度。迈克尔逊继承了傅科的实验思想,改良了傅科的测量方法,通过旋转八面棱镜法,测得光速为299796千米/秒。

爱因斯坦说过,物体运动速度越接近光速,相对于别的物质来说,它的时间流逝得就越慢。一旦物质的运行速度等于光速,时间就会停止流逝。当然,理论上说,要是真的超过光速了,这个物质的时间就会出现倒流。但是现在,科学家还不能实现超光速。

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