导读什么叫做光速?最佳答案几种看似超光速,实质上不是超光速的事例:1.切伦科夫效应媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生...

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什么叫做光速?

什么叫做光速?

最佳答案几种看似超光速,实质上不是超光速的事例:

1.切伦科夫效应

媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射,称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速,真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。

2.第三观察者

如果A相对于C以0.6c的向东运动,B相对于C以0.6c的向西运动。对于C来说,A和B之间的距离以1.2c的增大。这种“”--两个运动物体之间相对于第三观察者的--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动并没有超过光速。在这个例子中,在A的坐标系中B的是0.88c。在B的坐标系中A的也是0.88c。

3.影子和光斑

在灯下晃动你的手,你会发现影子的比手的要快。影子与手晃动的之比等于它们到灯的距离之比。如果你朝月球晃动手电筒,你很容易就能让落在月球上的光斑的移动超过光速。遗憾的是,不能以这种方式超光速地传递信息。

4.刚体

敲一根棍子的一头,振动会不会立刻传到另一头?这岂不是提供了一种超光速通讯方式?很遗憾,理想的刚体是不存在的,振动在棍子中的传播是以声速进行的,而声速归根结底是电磁作用的结果,因此不可能超过光速。(一个有趣的问题是,竖直地拎着一根棍子的上端,突然松手,是棍子的上端先开始下落还是棍子的下端先开始下落?答案是上端。)

5.相

光在媒质中的相在某些频段可以超过真空中的光速。相是指连续的(假定信号已传播了足够长的时间,达到了稳定状态)的正弦波在媒质中传播一段距离后的相位滞后所对应的“传播”。很显然,单纯的正弦波是无法传递信息的。要传递信息,需要把变化较慢的波包调制在正弦波上,这种波包的传播叫做群,群是小于光速的。(译者注:索末菲和布里渊关于脉冲在媒质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中的传播不可能超过光速。)

6.超光速星系

朝我们运动的星系的视有可能超过光速。这是一种假象,因为没有修正从星系到我们的时间的减少。

7.相对论火箭

地球上的人看到火箭以0.8c的远离,火箭上的时钟相对于地球上的人变慢,是地球时钟的0.6倍。如果用火箭移动的距离除以火箭上的时间,将得到一个“”是4/3 c。因此,火箭上的人是以“相当于”超光速的运动。对于火箭上的人来说,时间没有变慢,但是星系之间的距离缩小到原来的0.6倍,因此他们也感到是以相当于4/3 c的运动。这里问题在于这种用一个坐标系的距离除以另一个坐标系中的时间所得到的数不是真正的。

8.万有引力传播的

有人认为万有引力的传播超过光速。实际上万有引力以光速传播。

9.EPR悖论

1935年Einstein,Podolski和Rosen发表了一个思想实验试图表明量子力学的不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled state的粒子时有明显的超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息,因此超光速通信不存在。但是关于EPR悖论仍有争议。

10.虚粒子

在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可以以超光速传播,但是虚粒子只是数学符号,超光速旅行或通信仍不存在。

11.量子隧道

量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应,在经典物理中这种情况不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间,会发现粒子的超过光速。

一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验:他们声称以4.7c的穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然,这引起了很大的争议。大多数物理学家认为,由于海森堡不确定性,不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。如果这种效应是真的,就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。

Terence Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过11.4cm的距离用不了0.4纳秒,但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。

12 卡西米(Casimir)效应

当两块不带电荷的导体板距离非常接近时,它们之间会有非常微弱但仍可测量的力,这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能(vacuum energy)引起的。Scharnhorst的计算表明,在两块金属板之间横向运动的光子的必须略大于光速(对于一纳米的间隙,这个比光速大10-24)。在特定的宇宙学条件下(比如在宇宙弦(cosmicstring)的附近[假如它们存在的话]),这种效应会显著得多。但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。

13.宇宙膨胀

哈勃定理说:距离为D的星系以HD的分离。H是与星系无关的常数,称为哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的彼此分离,但这是相对于第三观察者的分离。

14.月亮以超光速的绕着我旋转!

当月亮在地平线上的时候,假定我们以每秒半周的转圈儿,因为月亮离我们385,000公里,月亮相对于我们的旋转是每秒121万公里,大约是光速的四倍多!这听起来相当荒谬,因为实际上是我们自己在旋转,却说是月亮绕这我们转。但是根据广义相对论,包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的,这难道不是月亮以超光速在运动吗?

问题在于,在广义相对论中,不同地点的是不可以直接比较的。月亮的只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上,的概念在广义相对论中没多大用处,定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论中,甚至“光速不变”都需要解释。爱因斯坦自己在《相对论:狭义与广义理论》第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候,如何确定并不是那么清楚的。

尽管如此,现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间单位通过光速联系起来的时候,光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。在前面所说的例子中,月亮的仍然小于光速,因为在任何时刻,它都位于从它当前位置发出的未来光锥之内。

回答者:匿名 1-30 21:40

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在物理学的研究中,人们提出过很多佯谬。提出佯谬的目的,是使所研究的问题尖锐化,以便于进一步把理论的基本概念搞清,或弄清逻辑论证中有什么错误,或隐含着什么样的假定,或者忽略了其它什么重要因素,等等。关于狭义相对论就曾提出过两个佯谬,即“双生子佯谬”和“爷孙佯谬”(即超光速运动所导致的时间倒流或因果颠倒问题)。“双生子佯谬”在狭义相对论推广到广义相对论后得到解决,“爷孙佯谬”将在本文所讨论的狭义相对论的进一步推广中得到解决。

一、双生子佯谬

设想有两个孪生兄弟甲和乙,甲乘飞船作太空旅行,乙留在地面等待甲。甲所乘坐的飞船在极短的时间内加速到v(v接近光速c)。然后飞船以v作匀速直线飞行,飞船飞行很长一段时间后,迅速调头并继续以v作匀速直线飞行。回到地面时紧急减速、降落,并与一直在地面上的乙会合。甲只在启动、调头、减速降落的三段时间内有加,其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行,处于狭义相对论适用的惯性系。

按照第一章由洛仑兹变换导出的运动的时钟变慢的关系式

其中,△t为惯性系S的一静止的时钟所走过的时间,△t/为相对于S系以v运动的惯性系S/的一静止的时钟走过的时间。

因甲启动、调头、减速降落的时间很短,如果略去这三段时间,则有

τ为甲乘飞船作太空飞行所度过的时间,T为乙在地球上在甲乘飞船作太空飞行期间所度过的时间。即甲作高速太空旅行,返回时发现乙比甲变老了。

如果飞船非常接近光速c,相对论效应就会非常明显,如若v = 0.9999c ,则T=70.71τ。即如在这一对孪生兄弟20岁时,甲乘飞船作太空飞行,甲认为飞行时间只有一年,在其返回地面时,甲只有21岁,但他却发现乙却成了90多岁的老人了,亦即乙比甲年老了许多。

但是,情形还可以换另一个角度来考察。即对于乘坐太空飞船的甲来说,甲在飞船上静止不动,甲看到乙在极短的时间内朝相反的方向加速到v,然后乙以v作匀速直线飞行,乙飞行很长一段时间后,迅速调头并继续以v作匀速直线飞行,在与甲会合时紧急减速。在甲看来,乙只在启动、调头、减速的三段时间内有加,其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行、亦处于狭义相对论适用的惯性系。因此,在甲看来,如果略去乙启动、调头、减速这三段时间(因这三段时间相对很短),在乙离开飞船期间,乙所度过的时间τ/与甲所度过的时间T/也应存在以下关系(狭义相对论一般将相对于静止系统作匀速直线运动的系统内静止的钟所走过的时间记为τ,称为该系统的原时)

这样,在甲乙会面时,甲比乙变老了。即如乙作匀速直线飞行的为v = 0.9999c ,在乙飞离甲一年后与甲会面时,乙只有21岁,但他却发现甲却成了90多岁的老人了,亦即甲比乙年老了许多。

可见,从不同的角度分析其结论是不同的,而且是相互矛盾的。究竟是乙比甲年老了许多还是甲比乙年老了许多?还是两者都错了,二人应该一样年轻?这个命题就叫做“双生子佯谬”。

“双生子佯谬”使人们争论了很长时间,爱因斯坦在1918年专门写了一篇文章,以一个访问者和他本人问答的方式,说明了“双生子佯谬”的问题所在,“双生子佯谬”问题才告解决。

人们在讨论“双生子佯谬”问题时,无论从哪个角度考虑,总是为了应用狭义相对论,并认为启动、调头、减速这些过程的时间很短,所以将启动、调头、减速这些过程的时间给忽略了。但“双生子佯谬”问题的关键,恰恰是被忽略了的这些过程所引起的。

在按第一种观点考虑“双生子佯谬”问题时,乙留在地面等待甲,甲乘飞船作太空旅行,甲所乘坐的飞船在启动、调头、减速降落这些过程的加速、减速,都是相对于乙所在的惯性系而言的,所以这些过程没有什么附加的特殊效应,又因这些过程的时间都很短,所以可以将其忽略;而按第二种观点考虑“双生子佯谬”问题时,既认为甲及其所乘坐的飞船静止不动,乙在飞离甲及甲所乘坐的飞船时,乙在启动、调头、减速这些过程的加速、减速,是相对于甲所处的非惯性系而言的。按照广义相对论的等效原理,相当于考察乙的运动的参考系中有一个引力场,虽然甲和乙都处在这一引力场中,但因他们在引力场中所处的位置不同,因而引力场对他们的影响也就不同。在乙启动及减速降落时,甲和乙距离较近,他们的引力场势相差不大,引力场对他们时间的流逝的影响也相差不大,所以仍可将这部分较短的时间忽略。而在乙调头时,由于甲和乙的距离非常遥远,这时乙的引力场势远高于甲,它使乙的时间比甲流逝得要快的多,或者反过来说,它使甲的时间比乙流逝得要慢的多。这一影响超过了乙相对于甲匀速运动期间v对时间的影响,使乙飞行归来与甲会合时,乙仍然要比甲变老了。所以乙调头这一过程在考虑“双生子佯谬”问题时是不能忽略的。运用广义相对论进行计算的结果,是乙的时间τ/与甲所度过的时间T/也存在以下关系

即乙飞行归来与甲会合时,甲仍然是21岁,而乙是90多岁。

1966年,人们在实验中测得μ子绕圆形轨道高速运动时,其平均寿命比在地面上静止的μ子的平均寿命长。1971年,人们又观察到了放在卫星上绕地球旋转的原子钟比地面上的原子钟走的慢的现象。这些实验证明了广义相对论的正确性,同时也证明了爱因斯坦关于“双生子佯谬”问题论证的正确性。

二、爷孙佯谬

人们在研究狭义相对论的坐标变换,并考虑运动v超过光速c的情形时,又提出了“爷孙佯谬”。

由上一节我们知道,两事件的时间间隔与它们的空间位置和考察这两事件的惯性系间的运动状态有关。虽然如此,两事件的先后次序仍应是绝对的,不能因为它们的空间位置和考察这两事件的惯性系间的运动状态不同而改变,即相对论仍然遵循逻辑关系的因果律,亦即要先有因再有果,如去太空旅行须先启程,然后再返回;种田须先播种再收获,人是先出生后死亡。基于这种考虑,人们对相对论进行了如下探讨。

假设惯性系s/相对于惯性系S以v作匀速直线运动,S中有两事项P1(x1,t1)和P2(x2,t2),这两事项在s/系的坐标为(x1/,t1/)和(x2/,t2/),例如这两事项是信号由P1传递至P2 ,则信号的传递为

根据洛仑兹变换的时间变换关系 得

考虑这两事件的因果关系在两惯性系不变,即它们的先后次序不变,因而有

t2-t1>0 ; t2/-t1/>0

故有

即:

因为v < c ,所以满足上式的充分条件是:

即不破坏因果关系的要求是u≤c,亦即所有信号的传播,包括相互作用的传递、物体的运动都不能超过光速c。否则,如果u>c,则总存在这样的一些惯性系,使t2-t1和t2/-t1/的符号相反,这就意味着将出现时间倒流、因果颠倒的情形。有人据此提出如下命题:如果u>c,即存在超光速而出现时间倒流,那么设想某人进入超光速世界的时间足够长,他的时间不仅倒流到他出生以前,而且倒流到了他父亲出生以前,这时他将他的爷爷杀掉,然后又回到我们的低光速世界,这时他和他父亲是否存在,如果存在,他父亲又怎么出生。人们将这一命题称为“爷孙佯谬”,又称为“祖父悖论”。

有人并不管“爷孙佯谬”或“祖父悖论”的逻辑困难,尽情地在科幻小说、科幻电影、儿童片中发挥着超光速飞行和时间倒流。

三、超光速运动(快子)研究现状

也有一些人凭着直觉、猜想或哲学的思辩对超光速粒子(即快子)作出了种种推测。尤其现在出现了UFO(飞碟)研究热,人们依据有关飞碟的目击报告和其它有关报道、报告,断定存在超光速飞行,并且也对超光速粒子作出了种种推测。所有这些推测都缺乏理论依据,没有经过严格的理论推导。因而这些推测、猜想所作出的结论是杂乱的,无法作一概括性的介绍。现仅对其中的一些罗列如下,本文只在所引原文后附一个评注,权作是与原文作者及读者的一个讨论:

1、阿西莫夫在《你知道么?—现代科学中的一百个问题》(科学普及出版社 1984年)中写到的第51个问题:

既然没有任何东西能超过光速,人们所假定的那种运动得比光快的快子又是什么玩艺儿呢?

爱因斯坦的狭义相对论有一个要求:我们宇宙中所存在的一切物体,都无法以超过真空中的光速的相对运动。单是为了迫使物体达到光速,就得花费无限多的能量,而把它推动到超过光速,就需要花费比无限多还要多的能量,这简直是无法思议的了。

不过,让我们暂时假定有一个物体正在以超过光速的运动。

光的是每秒约300,000公里,那么,要是有某个质量为1公斤、长度为1厘米的物体以每秒约424,000公里的运动,会发生什么情况呢?如果我们应用爱因斯坦的方程,它就会告诉我们说,这时物体质量将等于(负的负1的平方根)公斤,它的长度将变成(负1的平方根)厘米。

换句话说,任何一个运动得比光还快的物体,都会具有必须用数学上所谓“虚数”来表示的质量和长度。我们没有任何办法把用虚数表示的质量和长度具体化,所以,大家就很容易认为,这样的东西既然是无法想象的,它们就不会存在了。

但是,1967年,美国哥伦比亚大学的杰拉尔德·范伯格却认为很有希望把那样的质量和长度具体化(范伯格并不是最先提出快子的人,这种粒子是比拉纽克和苏达珊最先假定的,但是,范伯格推广了这种概念)。也许,由“虚数”表示的质量和长度只不过是一种描述具有(让我们说是)负重力的物体的办法—这种物体同我们这个宇宙中的物质并不是靠万有引力互相吸引,而是互相排斥。

范伯格把这种比光还要快的、具有虚质量和虚长度的粒子称为“快子”。要是我们假定这种快子能够存在,那么,它是不是能够按另一种方式来遵循爱因斯坦方程的要求呢?

显然,快子是会这样的。我们可以描绘出比光跑得还要快,但却遵循相对论要求的快子所构成的整个宇宙。不过,为了使快子能够做到这一点,在涉及能量和的时候,情况就会同我们通常所习惯的情况相反。

在我们这个“慢宇宙”中,不运动的物体的能量等于零,但是,当它获得能量时,它就运动得越来越快,如果它得到的能量无限大,它就会被加速而达到光的。在“快宇宙”中,能量等于零的快子以无限大的进行运动,它所得到的能量越大,它的运动就越慢,到能量为无限大时,它的就降低到光速。

在我们这个慢宇宙中,一个物体在任何条件下都不能运动得比光快。而在快宇宙中,一个快子在任何条件下都不能运动得比光慢。光速是这两个宇宙之间的界线,它是不能超越的。

但是,快子是不是真的存在呢?我们可以断言说,有可能存在着一个并不违反爱因斯坦理论的快宇宙,不过,有可能存在并不一定就等于存在。

探测快宇宙的一种可能的途径,就是要考虑到如果有一个快子超光速通过真空而运动,那么,在它飞过时就必定会留下一道有可能探测到的光尾迹。当然,大多数快子都飞得非常快—比光还要快几百万倍(正像大多数普通物体都运动得非常慢,只达到光速的几百万分之一那样)。

一般的快子和它们的闪光在我们能够发现它们之前,早就一瞬即逝了。只有那种非常罕有的高能快子,才会以慢到接近光速的从我们眼前飞过。既使在这种场合下,它们飞过一公里也只需要三十万分之一秒左右的时间,所以,要发现它们也是一桩极伤脑筋的任务!

评注:从虚数的长度和质量出发,认识到快子的相互排斥!但他们认为在快子飞过时会留下一道有可能探测到的光尾迹,不会吧?如果是这样,快子岂不早被探测到了?他们还认为快子的为无穷大时质量为零?

2、美国的马丁·哈威特在《天体物理学概念》(科学出版社 1981年第1版 第213、214页)一书中这样写到:

当爱因斯坦首次发现狭义相对论概念时,他明确指出物体运动不可能大于光速,他认为静质量和能量的关系式

已经说明,为了把物体加速到光速就需要无穷大的能量。因此如果粒子静质量不是零,粒子就不可能达到光速,当然更谈不上超过光速。

近年来,许多研究工作者却又提出了这个问题,他们认为连续的加速确实是无法达到光速的,但单凭这一点还不能排除超光速物质的存在,这是通过其它手段产生出来的,他们把以大于光速c的运动的粒子称为快子,并研究了这类实体可能具有的性质。

主张应该对超光速粒子存在的可能性进行研究的基本论点是:对于大于光速和小于光速的两种情况,洛仑兹变换在形式上是相似的,此外变换本身并未排除快子存在的可能性。

当然变换的相似性并不意味着粒子和超光速粒子的表现性质完全一样。如果我们看一下静质量和能量的关系式,我们就发现当粒子运动v > c 时分母中的量就是虚数。因此如果超光速粒子的质量(此处指静止质量m0)是实数,那么其能量就应当是虚数。实际上,人们把超光速粒子的(静止)质量取为虚数,其主要的依据就是观测上不能排除这样的选择。也许这是一种消极的途径,但如果我们不作这种假设,我们就更难取得进展,即更没有办法对实验可能取得的结果作出某些预言。

把质量选为虚数后就能使能量E变为实数,同时如式

所示,动量也是实数。

现在把动量—能量关系式

和质量—能量关系式结合起来,我们得到

当v变大时,看来E就会变小,在趋于无穷大的极限情况下能量变为零。但此时动量仍为有限值,并不断地朝| m0c|这个值逼近。

至此,我们不过是在把质量取为虚数这一点上脱离了正统观念。

人们已经为探索快子进行了初步的实验,但是至今还没有探测到,不过,或许将来有一天会发现它们。

看来,超光速粒子不容易与通常的物质发生相互作用,这是它的一个缺点。如果不是这样,我们现在就可能已经发现它们了。

评注:本文作者认为人们把快子的静止质量m0取为虚数是消极的,看来是出于无奈!不过把快子的静止质量取为虚数后,快子的动质量 m 和能量、动量便都为实数了,因而快子便和通常的物质具有相同的行为,所以便可以得出快子是可以探测到的结论。据此理论无法理解为什么探测不到快子,只能空叹息“超光速粒子不容易与通常的物质发生相互作用—这是它的一个缺点。”实际上这正是快子的一个优点,当人们真正了解到快子以后就会发现,它为我们提供了一个更丰富、更生动的世界,并让我们理解我们原来所不能理解的神秘现象,使人能够更好地发挥自身所具有的潜能。

3、徐克明 甄长荫主编的《一万个世界之谜·物理分册》把“光速是物质运动的极限吗?”作为一个谜:

相对论明确指出,任何物体(粒子)的总是小于c,最多等于c 。这个理论上的结果已被大量实验所证实。然而,在某些问题中,也会出现超光速的情况。这一看来矛盾的情况,只要我们将概念再进一步分析一下,就可以将它们统一起来。

这是因为,狭义相对论只对物质运动,或者说信号传播和作用传递的给出了极限,它并没有限制任何都不能超光速,因此,并不能排除自然界本来就存在超光速粒子的可能性。我们把小于光速的粒子叫做“慢子”,超光速的粒子叫做“快子”。自然界的粒子分成慢子、光子和快子三类。近年来,有人按静止质量的大小把它们分成三个类别:慢子m02 >0 , 光子m02 =0 ,而快子m02 <0 。目前关于超光速的实验观测是非常令人关注的,其主要领域多集中在天文现象方面,但目前尚无具体结果。那么,自然界究竟是否存在超光速粒子呢?这还是个谜。

评注:同上文观点相似,是一种颇具代表性的的观点。

4、南京航空航天大学的田道钧在《飞碟动力系统的研究概况与展望》中,对飞碟可能的动力原理进行了列举,其中的一个为:

虚质量原理 根据爱因斯坦的狭义相对论知,设物体的静止质量为m0 ,则其运动质量m与ν的关系为

当在亚光速0<v<c时,有m0<m<+∞,即运动质量m总是大于静止质量m0,并随着v的增大而接近于光速c时,引起质量m的无限增大,这表明任何有质量的物体其运动v以光速为上限,永远不可能达到光速,更不可能超过光速!现在要想实现星际飞行试问:宇宙间有没有超光速运动的物体?其次,怎样使飞碟实现超光速运动?为此先看,在实际观察中,1973年澳洲科学家通过连续观测和研究,发现的确有超光速运动的粒子存在,叫做“快子”,其以光速c为下限(这岂不与上述结论矛盾?不!因为上述结论是指“有质量”的物体,而在宇宙中确实有些物体在静止状态时没有质量,比如构成所有电磁辐射的基本单位的光子,引力的基本单位引力子等),其次,从理论上为了把上述公式推广到超光速v >c的范围(但又不与亚光速v <c时的情况相矛盾),当取v >c时,m为虚数(即把物体的质量由原来的实数范围相应地推广到了复数范围),叫做虚质量,这就是快子。快子的特性为,当其越慢,则其能量越大,如给快子一个推力使其能量加大,其反而会减小,如所给推力无限增大,其将趋近于光速而以光速为下限,反之当其能量越小,其反而越快,即在快子的运动方向给一个阻力,如通过阻滞介质以削弱其能量,其反而会增大,直到其能量完全消失,其将接近于无穷大!据此可见,如能设计出一种转换装置,把飞碟及其负载的每一个亚原子粒子全都转变成快子,即可在一瞬间飞出去而不需任何加速,其比光速快很多倍,并可通过调节其能量来控制大小,用不了几天就可飞到另一个遥远的星系,在那里不需任何减速,再通过转换装置把快子转换成亚原子粒子,最后再还原成原来的飞碟及其负载,上述情况听起来简直是不可思议!但据《新民晚报》1998年1月17日报导,奥地利因斯布鲁克实验物理学院的科技人员,通过一个光学仪器控制盘把处于量子状态的光子不借助于任何媒体传输到另一个光子,初步完成了“远距离传物”(即把物质转变成光子迅速传送到遥远的目的地,然后再重新转变成原来的物质)的实验,值得重视。

评注:将v>c直接应用于爱因斯坦的质量关系式,得到的质量不仅是虚数,而且还是负数,田先生对此未作任何解释,不可取。至于1973年澳洲科学家通过连续观测和研究,发现的确有超光速运动的粒子存在,并未得到人们的承认,估计是下文所介绍的假超光速现象的一种。

5、一篇较全面介绍有关超光速问题的文章:

相对论与超光速 本文编译自(Relativity FAQ .Philip Gibbsneo6编译)

人们所感兴趣的超光速,一般是指超光速传递能量或者信息。根据狭义相对论,这种意义下的超光速旅行和超光速通讯一般是不可能的。目前关于超光速的争论,大多数情况是某些东西的的确可以超过光速,但是不能用它们传递能量或者信息。但现有的理论并未完全排除真正意义上的超光速的可能性。

首先讨论第一种情况:并非真正意义上的超光速。

(1) 切伦科夫效应 媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射,称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的 超光速,真正意义上的超光速是指超过真空中

光速到底有多快?

最佳答案光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大。

它与观测者相对于光源的运动无关,即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量将随着的增大而增大,当物体的接近光速时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,才始终以光速运动着。光速与任何叠加,得到的仍然是光速。的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的合成法则。

真空中的光速(speed of light/ velocity of light)是自然界物体运动的最大。光速与观测者相对于光源的运动无关。物体的质量将随着的增大而增大,当物体的接近光速时,它的动质量将趋于无穷大,所以质量不为0的物体达到光速是不可能的。只有静质量为零的光子,才始终以光速运动着。光速与任何叠加,得到的仍然是光速。真空中的光速是一个重要的物理常量。

真空光速定义值:c0=299792458m/s

光速计算值:c0=光速299792.458km/s (一般取300000km/s)

作用:当某物体运动相对于另一物体接近光速,某物体的时间相对于另一物体减慢,时间变化符合洛伦兹变换。(二十世纪七十年代通过卫星和地面天文台观测日食的同一时间位置的不同得以证实)光速是目前已知的最大,物体达到光速时动能无穷大,所以按当前人类的认知来说达到光速不可能,所以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之内。

自20世纪初起,我们的理论一直受制于爱因斯坦验证的光速极限,即每秒186282英里(约合每秒30万公里)。即使我们把宇宙飞船加速到这一,到达距离我们最近的恒星系统半人马座阿尔法星(距离我们大约4.3光年)并返回,也需要近十年时间。此外,宇宙飞船本身还要考虑能量限制。因此,必须要实现突破光速极限才有可能实现这些目的。科学家们实施了许多相关的实验,比如由美国普林斯顿大学科学家王利军(Lijun Wang)于2000年进行的实验和德国科学家于2007年进行的实验都取得了一定的进展。最初,科学家们坚信没有任何物质或信息能够突破光速,但光脉冲却能够做到。在真空状态下,在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的在传播。不过,这一仍然无法对我们太空旅行提供太大的帮助。2007年的实验仍然存在争议。

你了解真正的光速吗?超过光速就可以穿越了?

最佳答案关于光速

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大。而目前我们知道光速几乎是每秒300,000公里。然而对于宇宙,光速似乎有点不起眼。想飞到最近的恒星大约需要4年的时间。如果光要穿越银河系,则需要至少10万年。似乎光速不足以统治整个宇宙,但爱因斯坦的结论使我们更加绝望:宇宙中没有任何物质可以超过光速。

超过光速就可以穿越了吗?

爱因斯坦的相对论中说:“只要某种超过光速,就能穿越时空。”应该是只要有一种超过光速,但与时间的一样,那就形成了另一个时间。这个产生的时间与现在的时间相互抵消,或者加在现在的时间上,因此,以这个运动的物体的时间就会停止或过得更快。当一个物体以比时间更快的运动时,也会产生时间,但这个时间比现在的时间快,所以能穿越时空,来到古代或来到未来。

理论上来说,根据相对论越快时间越慢,而光速是自然界中已知的最快,所以超越光速就能时间倒流回到过去,但是这种倒流只是一种相对的倒流,并不是真正的物理程度上的逆转,从现实上来说回到过去不仅是因果佯谬,是不可能发生的,而且人是无法承受超光速的。

如果在不考虑其他外部因素的情况下,理论上是可以实现时光倒流的,因为根据狭义相对论的时间膨胀原理,越快时间就越慢,所以当你接近光速时,时间也就会变得近乎停止,那么要是超越光速,按照这一理论,时间就会出现倒退的现象,这在最简单的穿越方法中曾提到过。

但是事实上,这种倒流只是一种相对的倒流,并不是真正的物理程度上的逆转,因为爱因斯旦曾假设你跑到光速时,身旁的时钟就开始追不上你,这时时间就仿佛停止了,所以真的超越光速后,你的身体并不会真的穿越,所以超光速并不能真正的实现回到过去的功能。

首先超光速根本不是人体能够承受的,在目前的科学条件下,根据相对论中提到的,越快物体本身的质量就越大,那么当无限接近光速时,物体的质量会变得无穷大,目前还没有任何一种物体能够承受这样的质量,所以在超光速的情况下,可能瞬间就会被撕成碎片。

时光倒流就是时间的一种应用,但光用时间也无法做到穿越时空,回到过去等,还需要空间来结合。因此要想让穿越时空回到过去,还需要打开一个时间通道,这个时间通道中超越光速,但它并不是让你穿行到宇宙的某个地方,而是结合了时间的应用,让你在时间长河中航行,你可以在这个时间通道中看到 历史 的沧桑变化,可以看到过去的景象,甚至看到几亿年前,几十亿年前的景象。

可能很多人会想,人类什么时候才能掌握时间和空间,那时候就会制造出时间机器,我们就可以进行时间旅行。想法是挺好的,但人类要掌握时间可不容易,要完全掌握空间实现超光速飞行,以人类的发展保守估计可能再过一万年才能实现。而时间又比空间复杂千万倍,有可能需要的时间会长达几亿年,几十亿年。

相信只要未来人类掌握了时间的概念,就会成为宇宙中的顶级文明,时间是宇宙中最神秘的东西,掌握了时间可能就是这个宇宙的神,宇宙的一切都将不再是秘密,我们期待着人类实现这一切的到来。

那么关于超过光速就可以穿越小伙伴们有什么看法呢?如果可以你最想去哪里呢?

关于光速的一些知识

最佳答案光速 光速定义值:c=299792458m/s

光速计算值:c=(299792.50±0.10)km/s

英文:speed of light/ velocity of light

定义:光波或电磁波在真空或介质中的传播,没有任何物体或信息运动的可以超过光速。

理论:

人无论靠什么推进器,都是无法达到光速的,更不要说超光速了。因为,有质量的物体的运动是不可能达到光速的。原理如下:

首先,我们来了解一下质能等价理论。质能等价理论是爱因斯坦狭义相对论的最重要的推论,即著名的方程式E=mC^2;,式(质能方程)中为E能量,单位电子伏特(eV),m为质量,单位MeV/c² ,C为光速;也就是说,一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量。

一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中。一旦运动,就要产生动能。由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动远低于光速时,增加的质量微乎其微,如达到光速的0.1时,质量只增加0.5%。但随着接近光速,其增加的质量就显著了。如达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多。这时,物体继续加速就需要更多的能量。当趋近光速时,质量随着的增加而直线上升,无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量。因此,任何物体的运动不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子。

若考虑微观状态(量子力学),有可能超过光速。

黑洞的存在与光速没有关系,黑洞是由于引力场使空间弯曲造成的,不会影响光速 。

真空中的光速是一个物理常数(符号是c),等于299,792,458米/秒。

光速的测量方法: 最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。还有转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。

1983年,光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准,并且约定光速严格等于299,792,458米/秒,此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来,随着实验精度的不断提高,光速的数值有所改变,米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程。

根据现代物理学,所有电磁波,包括可见光,在真空中的是常数,即是光速。强相互作用、电磁作用、弱相互作用传播的都是光速,根据广义相对论,万有引力传播的也是光速,且已于2003年得以证实。根据电磁学的定律,发放电磁波的物件的不会影响电磁波的。结合相对性原则,观察者的参考坐标和发放光波的物件的不会影响被测量的光速,但会影响波长而产生红移、蓝移。这是狭义相对论的基础。相对论探讨的是光速而不是光,就算光被稍微减慢,也不会影响狭义相对论。

一、光速测定的天文学方法

1.罗默的卫星蚀法

光速的测量,首先在天文学上获得成功,这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离.早在1676年丹麦天文学家罗默(1644—1710)首先测量了光速.由于任何周期性的变化过程都可当作时钟,他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”,罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀.他在观察时注意到:连续两次卫星蚀相隔的时间,当地球背离木星运动时,要比地球迎向木星运动时要长一些,他用光的传播是有限的来解释这个现象.光从木星发出(实际上是木星的卫星发出),当地球离开木星运动时,光必须追上地球,因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间,要比实际相隔的时间长一些;当地球迎向木星运动时,这个时间就短一些.因为卫星绕木星的周期不大(约为1.75天),所述时间差数,在最合适的时间(上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时)不致超过15秒(地球的公转轨道约为30千米/秒).因此,为了取得可靠的结果,当时的观察曾在整年中连续地进行.罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速.由于当时只知道地球轨道半径的近似值,故求出的光速只有214300km/s.这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远,但它却是测定光速历史上的第一个记录.后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间,并在地球轨道半径测量准确度提高后,用罗默法求得的光速为299840±60km/s.

2.布莱德雷的光行差法

1728年,英国天文学家布莱德雷(1693—1762)采用恒星的光行差法,再一次得出光速是一有限的物理量.布莱德雷在地球上观察恒星时,发现恒星的视位置在不断地变化,在一年之内,所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周.他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间,而在此时间内,地球已因公转而发生了位置的变化.他由此测得光速为:C=299930千米/秒

这一数值与实际值比较接近.

仅是利用天文学的现象和观察数值对光速的测定,而在实验室内限于当时的条件,测定光速尚不能实现.

二、光速测定的大地测量方法

光速的测定包含着对光所通过的距离和所需时间的量度,由于光速很大,所以必须测量一个很长的距离和一个很短的时间,大地测量法就是围绕着如何准确测定距离和时间而设计的各种方法.

1.伽利略测定光速的方法

物理学发展史上,最早提出测量光速的是意大利物理学家伽利略.1607年在他的实验中,让相距甚远的两个观察者,各执一盏能遮闭的灯,如图所示:观察者A打开灯光,经过一定时间后,光到达观察者B,B立即打开自己的灯光,过了某一时间后,此信号回到A,于是A可以记下从他自己开灯的一瞬间,到信号从B返回到A的一瞬间所经过的时间间隔t.若两观察者的距离为S,则光的为c=2s/t

因为光速很大,加之观察者还要有一定的反应时间,所以伽利略的尝试没有成功.如果用反射镜来代替B,那么情况有所改善,这样就可以避免观察者所引入的误差.这种测量原理长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中.甚至在现代测定光速的实验中仍然采用.但在信号接收上和时间测量上,要采用可靠的方法.使用这些方法甚至能在不太长的距离上测定光速,并达到足够高的精确度.

2.旋转齿轮法

用实验方法测定光速首先是在1849年由斐索实验.他用定期遮断光线的方法(旋转齿轮法)进行自动记录.实验示意图如下.从光源s发出的光经会聚透镜L1射到半镀银的镜面A,由此反射后在齿轮W的齿a和a’之间的空隙内会聚,再经透镜L2和L3而达到反射镜M,然后再反射回来.又通过半镀镜A由L4集聚后射入观察者的眼睛E.如使齿轮转动,那么在光达到M镜后再反射回来时所经过的时间△t内,齿轮将转过一个角度.如果这时a与a’之间的空隙为齿a(或a’)所占据,则反射回来的光将被遮断,因而观察者将看不到光.但如齿轮转到这样一个角度,使由M镜反射回来的光从另一齿间空隙通过,那么观察者会重新看到光,当齿轮转动得更快,反射光又被另一个齿遮断时,光又消失.这样,当齿轮转速由零而逐渐加快时,在E处将看到闪光.由齿轮转速v、齿数n与齿轮和M的间距L可推得光速c=4nvL.

在斐索所做的实验中,当具有720齿的齿轮,一秒钟内转动12.67次时,光将首次被挡住而消失,空隙与轮齿交替所需时间为1/12.67s

在这一时间内,光所经过的光程为2×8633米,所以光速c=2×8633×18244(m/s)≈315×108(km/s)

在对信号的发出和返回接收时刻能作自动记录的遮断法除旋转齿轮法外,在现代还采用克尔盒法.1941年安德孙用克尔盒法测得:c=299776±6km/s,1951年贝格斯格兰又用克尔盒法测得c=299793.1±0.3km/s.

3.旋转棱镜法

美国的迈克尔逊把齿轮法和旋转镜法结合起来,创造了旋转棱镜法装置.因为齿轮法之所以不够准确,是由于不仅当齿的中央将光遮断时变暗,而且当齿的边缘遮断光时也是如此.因此不能精确地测定象消失的瞬时.旋转镜法也不够精确,因为在该法中象的位移△s太小,只有0.7毫米,不易测准.迈克耳逊的旋转镜法克服了这些缺点.他用一个正八面钢质棱镜代替了旋转镜法中的旋转平面镜,从而光路大大的增长,并利用精确地测定棱镜的转动代替测齿轮法中的齿轮转速测出光走完整个路程所需的时间,从而减少了测量误差.从1879年至1926年,迈克耳逊曾前后从事光速的测量工作近五十年,在这方面付出了极大的劳动.1926年他的最后一个光速测定值为

c=299796km/s

这是当时最精确的测定值,很快成为当时光速的公认值.

三、光速测定的实验室方法(高中课本有)

光速测定的天文学方法和大地测量方法,都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的.这就要求要尽可能地增加光程,改进时间测量的准确性.这在实验室里一般是受时空限制的,而只能在大地野外进行,如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距8633米的两地进行的.傅科的旋转镜法当时也是在野外,迈克耳逊当时是在相距35373.21米的两个山峰上完成的.现代科学技术的发展,使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量.

1.微波谐振腔法

1950年埃森最先采用测定微波波长和频率的方法来确定光速.在他的实验中,将微波输入到圆柱形的谐振腔中,当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时,谐振腔的圆周长πD和波长之比有如下的关系:πD=2.404825λ,因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长,而直径则用干涉法测量;频率用逐级差频法测定.测量精度达10-7.在埃森的实验中,所用微波的波长为10厘米,所得光速的结果为299792.5±1km/s.

2.激光测速法(大学课本)

1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速.这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速(c=νλ).由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高,所以用激光测速法的测量精度可达10-9,比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍.

除了介绍的几种测量光速的方法外,还有许多十分精确的测定光速的方法.

根据1975年第十五届国际计量大会的决议,现代真空中光速的最可靠值是:

c=299792.458±0.001km/s

接近光速时的合成

接近光速情况下,笛卡尔坐标系不再适用。同样测量光线离开自己的,一个快速追光的人与一个静止的人会测得相同的(光速)。这与日常生活中对的概念有异。两车以50km/h的迎面飞驰,司机会感觉对方的车以50 + 50 = 100km/h行驶,即与自己静止而对方以100km/h迎面驶来的情况无异。但当接近光速时,实验证明简单加法计算不再奏效。当两飞船以90%光速的(对第三者来说)迎面飞行时,船上的人不会感觉对方的飞船以90%c+90%c=180%c光速迎面飞来,而只是以稍低于99.5%的光速行驶。结果可从爱因斯坦计算的算式得出:

v和w是对第三者来说飞船的,u是感受的,c是光速。

不同介质中的光速

真空中的光速真空中的光速是一个重要的物理常量,国际公认值为c=299,792,458米/秒。17世纪前人们以为光速为无限大,意大利物理学家G.伽利略曾对此提出怀疑,并试图通过实验来检验,但因过于粗糙而未获成功。1676年,丹麦天文学家O.C.罗默利用木星卫星的星蚀时间变化证实光是以有限传播的。1727年,英国天文学家J.布拉得雷利用恒星光行差现象估算出光速值为c=303000千米/秒。1926年,美国物理学家A.A.迈克耳孙改进了傅科的实验,测得c=(299796±4)千米/秒,他于1929年在真空中重做了此实验,测得c=299774千米/秒。后来有人用光开关(克尔盒)代替齿轮转动以改进菲佐的实验,其精度比旋转镜法提高了两个数量级。1952年,英国实验物理学家K.D.费罗姆用微波干涉仪法测量光速,得c=(299792.50±0.10)千米/秒。此值于1957年被推荐为国际推荐值使用,直至1973年。

1972年,美国的K.M.埃文森等人直接测量激光频率ν和真空中的波长λ,按公式c=νλ算得c=(299792458±1.2)米/秒。1975年第15届国际计量大会确认上述光速值作为国际推荐值使用。1983年17届国际计量大会通过了米的新定义,在这定义中光速c=299792458米/秒为规定值,而长度单位米由这个规定值定义。既然真空中的光速已成为定义值,以后就不需对光速进行任何测量了。

介质中的光速不同介质中有不同的光速值。1850年菲佐用齿轮法测定了光在水中的,证明水中光速小于空气中的光速。几乎在同时,傅科用旋转镜法也测量了水中的光速(3/4c),得到了同样结论。这一实验结果与光的波粒二象性相一致而与牛顿的微粒说相矛盾(解释光的折射定律时),这对光的波动本性的确立在历史上曾起过重要作用。1851年,菲佐用干涉法测量了运动介质中的光速,证实了A.-J.菲涅耳的曳引公式。 [玻璃中光速2/3c]

光在水中的:2.25×10^8m/s

光在玻璃中的:2.0×10^8m/s

光在冰中的:2.30×10^8m/s

光在空气中的:3.0×10^8m/s

光在酒精中的:2.2×10^8m/s

上述理论只在19世纪70年代基本准确,在爱因斯坦<<广义相对论>>中,光速是这样阐述的:物体运动接近光速时,时间变得缓慢,当物体运动等于光速时,时间静止,当物体运动超过光速时,时间倒流.这三个推断是19世纪70年代初中期国际天文机构观察探测日食时得以证实,而目前得以证实人类超过光速的机器是俄罗斯时间机器,它可以使当地时间倒退一秒,而耗电量是整个莫斯科市三年的用电量.

E=mc^2推导

关于光速

光在水中的:2.25×10^8m/s

光在玻璃中的:2.0×10^8m/s

光在冰中的:2.30×10^8m/s

光在空气中的:3.0×10^8m/s

光在酒精中的:2.2×10^8m/s

同学们知道这个相对什么说的吧?是介质,而不关心介质的整体,是以什么运动。就是说如果测量系以一定运动,则光速是测量系加光在介质中的,至少低速时近似如此,这一点维护相对论的也不否认。

以声音实验为例:空气对地面静止,第1次我们不动测得我们发出的声音1秒钟前进了300米;第二次我们1秒钟匀速后退1米,测得声音距我们301米,得到结论:两次声音相对地面不变,相对我们,第一次300米/秒;第2次301米/秒。

换做光实验,同样结果。我们用玻璃介质再做一次,同样结果,我们再做一个我们不动,让玻璃带着光匀速运动的实验,会发现光对玻璃依然是光速,因为它的传递条件没有任何改变,而对我们,光速改变了,是静止光速+玻璃。

要么承认光速可变,要么承认声速也是不变的。

相对论在什么情况下有可能可用呢?

爱因斯坦说:任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”

大学物理中光速不变原理:在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中,所测得的光在真空中的传播都是相等的。

可见,大学教材,已经认为非真空的光速可变,但是这样定义带来另一个问题,相对论,只在真空中可用,在通常的大气条件下,不可用,这又让一些相对论的盲目追随者不知所措。同学们想参与科学探讨是好的,要先丰富一下自己知识。

见百度:科学、科普、客观、论动体的电动力学 [编辑本段]光速的测量简史真空中的光速,这是最古老的物理常数之一。最早于1629年艾萨克·毕克曼(beeckman)提出一项试验,一人将遵守闪光灯一炮反映过一面镜子,约一英里。伽利略认为光速是有限的,1638年他请二个人提灯笼各爬上相距仅约一公里的山上,第一组人掀开灯笼,并开始计时,对面山上的人看见亮光后掀开灯笼,第一组看见亮光后,停止计时,这是史上著名的测量光速的掩灯方案,这种测量方法实际测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间。

天文的技巧

罗默从地球观测木卫一的掩蔽来测量光速。

1676年奥勒·罗默使用望远镜研究木星的卫星艾欧的运动,第一次定量的估计出光速。艾欧的公转轨道可以用来计算时间,因为它会规律的进入木星的阴影中一段时间(图中的C至D)。罗默观测到当地球在最接近木星时(H点),艾欧的公转周期是42.5小时,当地球远离木星时(从L至K),艾欧从阴影中出现的时间会比预测的越来越晚,很明显的是因为木星与地球的距离增加,使得"信号"要花更多的时间传递。光要通过行星之间增加的距离,使得计时的信号在第一次和下一次之间因而延长了额外的时间。当地球向木星接近时(从F到G),情形则正好相反。罗默观测到艾欧在接近的40 个轨道周期中周期比远离的40个轨道周期缩短了22分钟。以这些观测为基础,罗默认为在80个轨道周期中光线要多花费22分钟行走艾欧与地球之间增加的距离。这意味着从L至K和F至G,地球经历了80个艾欧轨道周期(42.5小时)的时间,光线只要花22分钟。这对应于一个地球在轨道上绕着太阳运动和光速之间的一个比例:

意味着光速是地球的轨道的9,300倍,与现在的数值10,100倍比较,相差无几。

在当时,天文单位的估计数值是大约1亿4千万公里。克里斯蒂安·惠更斯结合了天文单位和罗默的时间估计,每分钟的光速是地球直径的1,000倍,他似乎误解了罗默22分钟的意思,以为是横越地球轨道所花费的时间。这相当于每秒220,000公里(136,000英里),比现在采用的数值低了26%,但仍比当时使用其他已知的物理方法测得的数值为佳。

艾萨克·牛顿也接受光速是有限的观念,在他1704年出版的书光学中,他提出光每秒钟可以横越地球16.6次(相当于210,000公里/秒,比正确值低了30%)。这似乎是他自己的推断(不能确知他是否有引用或参考罗默的数据)。罗默随后依据同样的原理观察木星表面上的斑点在自转周期上的变化,也观察其他三颗伽利略卫星的相同现象。但是因为这种观测是很困难的,因而日后被其他的方法所取代。.

即使如此,靠著这些观测,光速是有限的仍不能被大众满意的接受(著名的有吉恩·多米尼克·卡西尼),直到在詹姆斯·布雷德里(1728)的观测之后,光速是无限的想法才被扬弃。布雷德里推论若光速是有限的,则因为地球的轨道,会使抵达地球的星光有一个微小角度的偏折,这就是所谓的光行差,他的大小只有1/200度。布雷德里计算的光速为298,000公里/秒(185,000英里/秒),这与现在的数值只有不到1%的差异。光行差的效应在19世纪已经被充分的研究,最著名的学者是瓦西里·雅可夫列维奇·斯特鲁维和de:Magnus Nyrén。

其他方法

1849年,斐索用旋转齿轮法求得 c = 3.153×10 m/s。他是第一位用实验方法,测定地面光速的实验者。实验方法大致如下:

光从半镀银面反射后,经高速旋转的齿轮投向反射镜,再沿原路返回。如果齿轮转过一齿所需的时间,正好与光往返的时间相等,就可透过半镀银面观测到光,从而根据齿轮的转速计算出光速。

1862年,傅科用旋转镜法测空气中的光速,原理和斐索的旋转齿轮法大同小异,他的结果是 c = 2.98 × 10 m/s。

第三位在地面上测到光速的是考尔纽(M.A.Cornu)。1874年他改进了斐索的旋转齿轮法,得 c = 2.9999 × 10 m/s。

阿尔伯特·迈克耳孙改进了傅科的旋转镜法,多次测量光速。1879年,得 c = (2.99910±0.00050) ×10 m/s;1882年得 c = (2.99853±0.00060) × 10 m/s。

后来,他综合旋转镜法和旋转齿轮法的特点,发展了旋转棱镜法,1924~1927年间,得 c = (2.99796±0.00004) × 10 m/s。

迈克耳逊在推算真空中的光速时,应该用空气的群速折射率,可是他用的却是空气的相速折射率。这一错误在1929年被伯奇发觉,经改正后,1926年的结果应为 c = (2.99798±0.00004) × 10 m/s = 299798±4 km/s。

后来,由于电子学的发展,用克尔盒、谐振腔、光电测距仪等方法,光速的测定,比直接用光学方法又提高了一个数量级。

60年代雷射器发明,运用稳频雷射器,可以大大降低光速测量的不确定度。

1973年达0.004 ppm,终于在1983年第十七届国际计量大会上作出决定,将真空中的光速定为精确值。

近代测量真空中光速的简表:

年代主持人方式光速(km/s)不确定度(km/s)1907Rosa、DorseyEsu/emu*299784151928Karolus 等克尔盒299786151947Essen 等谐振腔29979241949Aslakson雷达299792.42.41951Bergstand光电测距仪299793.10.261954Froome微波干涉仪299792.750.31964Rank 等带光谱299792.80.41972Bay 等稳频氦氖雷射器299792.4620.0181973平差299792.45800.00121974Blaney稳频CO2雷射器299792.45900.00061976Woods 等299792.45880.00021980Baird 等稳频氦氖雷射器299792.45810.00191983国际协议(规定)299792.458(精确值)

esu即electrostatic units的缩写;emu为electromagnetic units的缩写。

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