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每秒30萬千米是怎麼測到的?結果伽利略用「煤油燈法」輸得太慘

目前,全世界的科學家公認宇宙中最快的速度是光速,光在每秒走過的路程大概是30萬千米。什麼概念呢!簡單的說就是1秒鐘可以跑地球七圈半左右。不少科學家認為沒有任何物體的速度達到或超過光速,一旦超過光速時間就會倒流(理論上猜測)。那麼,在當時沒有任何先進儀器的情況下,科學家們是怎麼測出光的速度的?

在古希臘時代,對於光速到底是什麼,人們並不是很清楚,因此一些科學家——比如亞里士多德等人,就認為光速是無限大的。甚至有人認為:光是從眼睛中發射出來的,我們一睜眼睛就能看到遙遠的星星,所以光速一定是無限大的。

但是,後來的科學家並不這樣想,他們認為光肯定是有速度的,只是速度太快沒辦法跟著他的「腳步」去測量。從那以後,科學家們就去製作這樣一個可以快速準確測量光速的東西。

比如最早的高精度測量光速的方法,齒輪法。光在特定的光路上,兩次通過齒輪的間隙後被觀測者看到。這種情況下,只有齒輪的轉速是某一些特定的值的時候,光才可以順利通過兩個間隙,而不被擋住。而這個特定的轉速,則與光速有關。這樣,就把光速的測量,轉化成了測量一個齒輪的轉速。這個就簡單多了。

其次,還有伽利略光測速法:在一個夜黑風高的傍晚,伽利略一行四人,攜帶著被改造過的煤油燈(前邊有蓋板,上下抽拉可以放光和擋光)、計時錶分別登上兩座相離很遠但是可以看到山頂,一山上的人放光,另一座山上的人看到光亮後馬上放光,這樣往複循環,在分別有一人計時間和次數,最終通過距離除時間得到速度,理想很豐滿,但是現實卻不盡如意,他失敗了,一是光速太大,而是實驗誤差,如果伽利略知道光速一秒鐘可以繞地球將近七圈,他一定不會去測量光速。

可是到了1950年,艾森提出了用空腔共振法來測量光速。這種方法的原理是,微波通過空腔時當它的頻率為某一值時發生共振。根據空腔的長度可以求出共振腔的波長,在把共振腔的波長換算成光在真空中的波長,由波長和頻率可計算出光速。當代計算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。1958年,弗魯姆求出光速的精確值:299792.5±0.1千米/秒。1972年,埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值:299792457.4±0.1米/秒。

最後,在這裡就教大家一種簡單測量光速的方法。首先,要在晚上找一面平滑的牆壁,然後,左手拿秒錶,右手拿電燈。如果,你足夠眼疾手快,我相信你會得出滿意的結果!


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