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光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

人類對於光速的所有認識,都是基於對光速的各種懷疑而開展的。人們最早對光速的認知就是,光極其極其快。到底有多快?笛卡爾和開普勒認為是無限快。無限快是多快?無限快就是,發出光和接受光總是同時的。這時候就有人出來質疑了。你說光無限快,那我必然是無法測量其速度的。所以說物理就是物理,你再牛X的科學家,你的說法跟實驗不相符,那你肯定還是錯了。

光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

法國科學家傅科站了出來,說老子要做實驗測光速。光速不好測,怎麼辦呢?傅科找了一個高速齒輪,擋在光路上。光兩次通過齒輪處,兩次都通過成功了,就能在觀測處看到光斑。如果光速無窮大,那妥妥的不管齒輪怎麼轉都能保證在齒隙轉過的時候能夠透光。如果不是無窮大,那抱歉,光速是有限的。傅科老先生還測出來,光速大概是298*10^8米/秒。

光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

之後,到了1866年,麥克斯韋寫了一堆方程,解出來光速是個定值,跟參考系沒關係。這下大家炸鍋了:老子站在火車上,往前打手電筒,這光速不就超過站在地面上的光速了么?憑什麼就不能超過光速呢?所以如果你不能理解洛倫茲變換,不能理解為什麼站在火車上打手電筒並沒有什麼卵用,沒關係,跟你一樣不能理解的人多了去了。

好,這時候就有人來解釋了:宇宙中有一個絕對參考系,叫以太。以太是光的介質,和宇宙背景一起,並不會動。這一切的光速都是相對於以太的速度。這個解釋看上去有理有據令人信服。但是物理就是物理,還是要跟實驗相符才行。

光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

那接下來做了什麼實驗呢?科學家們想到,首先,地球肯定不是一個特殊的星球。如果有以太,地球肯定在相對於以太運動。尤其是地球的自轉,將會造成東西向和南北向光速的很大差別。當然你可能問,如果以太和地球運動同步呢?我就告訴你,憑什麼以太就要跟著地球轉,而不跟著別的轉?地球又不是宇宙的親兒子~

光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

好,邁克爾遜和莫雷做了這個著名的MM實驗:看東西向光速和南北向光速有沒有區別。實驗結果,沒區別。好,以太這個東西,不存在的。這是實驗說的,你們誰反駁都沒用。那為啥光速還能不變呢?愛因斯坦告訴大家,這裡要用洛倫茲變換,不能用伽利略變換,你們這樣搞不對,要用相對論,參考系平權+光速不變,閔氏空間的性質就是這樣的,沒毛病~

光速是怎麼來的,科學家對於光速的研究有過哪些有趣的事?

愛因斯坦說了,憑什麼大家就要信呢?沒道理嘛!於是大家又做實驗。原子鐘實驗,月食的星光觀測實驗,各種實驗做了一大圈,好,沒毛病!我們這才接受了這一系列的現代的光的觀點。從最早的光速無限,到光速有限,到光速不變,到消滅以太假設,到最後的相對論,我們一直在懷疑,全方位無死角地懷疑。大浪淘沙之下,我們最終得到了一個和實驗吻合到不可思議的理論。

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