光的速度为什么是每秒30万千米,而不是更快一点或慢一点?
2023-04-27 来源:飞速影视
光的速度为什么是每秒30万千米而不是更快一点或慢一点?一种新理论使我们离答案曙光更进了一步。
塞纳河左岸的巴黎天文台,墙上有一块展板,上面说光速是在1676年首次被测得的。其实,这一结果实属无心之得。当时,丹麦人奥拉·罗默是意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼的助手,他想弄清木星的一颗卫星相邻食之间的时间间隔为什么是变化的。罗默和卡西尼讨论认为,光速可能是有限的(在这之前,人们通常认为光的传播是在瞬时完成的)。最后,经过粗略计算,罗默得出结论:光线走过与地球轨道半径等长的距离所需的时间为10分钟或11分钟。
之后,卡西尼又改变了看法。他认为,如果光速有限,光的传播就需要时间,那么在土星的其他卫星上也应该观察到食的推迟现象,但实际上却没有。之后,人们对于光速问题颇有争议,直到1728年英国天文学家詹姆斯·布莱德雷发现了另一种测量光速的方式。以后的很多实验证实,罗默对光速的原始观测数据慢了25 %。今天,我们已经确定光在真空中的传播速度为每秒299792.458千米。
但光速为什么偏偏是这个数据,而不是其他呢?换句话说,光速是如何产生的呢?
150年前的电磁理论给了我们第一个重要的启示。苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦指出,电和磁场的交变产生了一种可以运动的电磁波。麦克斯韦通过方程式计算出电磁波的速度,发现正好等于人们之前已知的光速。这有力地证明了光实际上是一种电磁波,而这一结论也很快得到验证。
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