光速為何是光速？它真的不變嗎？

1975年，科學家們終於統一意見：真空光速為299,792,458米/秒。不過，光速為何是這個速度？它又為何如此重要？若要回答這些問題，我們必須了解空間、時間、物理學、測量方法等。但如今，現代研究首次對光速提出質疑。

十七世紀初，人們普遍認為，光沒有速度，它是瞬間產生的。隨後，這個觀點受到了挑戰。1629年，荷蘭科學家以撒·貝克曼在火藥爆炸周圍安置了一些鏡子，讓觀察者注意閃光出現時間是否存在差異。不過，這個實驗結果並不令人信服。

1667年R?mer測算光速的示意圖

1676年，丹麥天文學家奧勒·羅默注意到，某顆木星衛星的月食時間在一年中存在奇怪的變化。他認為，這是由於地球遠離木星時，光需要走更長時間才能到達地球。據他粗略計算，光速約為22萬千米/秒。這個計算結果還不賴，尤其考慮到他所採用的行星數據並不那麼準確。

此後，科學家在地球上進行了各種實驗，結果越來越接近正確值。19世紀中期，物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋推出了麥克斯韋方程組，用於測量真空中的電場和磁場。他注意到，無質量電磁輻射波的速度和人們所推測的光速非常接近。於是，他認為二者可能完全相等。

麥克斯韋是對的。人類首次得以根據其它宇宙常量來測量光速。與此同時，麥克斯韋的研究成果表明，光本身就是一種電磁波。這個觀點被證實後，愛因斯坦在1905年將此觀點作為狹義相對論的一部分。

如今，光速通常被認為是狹義相對論的基石。光速與時空不同，它是恆定的，與觀察者無關。此外，這個常量支持了許多宇宙知識。它和引力波速度相同。

針對光速，我們不僅擁有麥克斯韋和愛因斯坦的理論。科學家進行了大量光速測量實驗(如反彈激光、觀察地球引力)，所有實驗都得出了相同的結果。

然而，故事並未就此結束。量子場論認為，真空並不空，它遍布基本粒子，這些粒子在真空中迅速出現並消亡。科學家推測，這些粒子會製造電磁漣漪，而電磁漣漪可能會導致光速的變化。

相關研究仍在進行，目前尚無定論。

[蛋花 via sciencealert]

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