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光速一定是宇宙中最快的速度嗎

生活 更新时间:2024-08-27 19:19:29

人類确定光的速度值,經曆過一個漫長的過程,時間大約為上千年。在此期間,人們從發現、認識、了解、研究,直到測算出它的速度,經曆了無數挫折,走了很多彎路,當然,得出了數值也越來越接近。

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伽利略測量光速的方法

起初,人們認為的速度是無限的,就是無限快,沒有具體的數據。當然,這種認知是錯誤的,除了宇宙是無限大之外,宇宙中的其他物質的各種性能都是有限度的,不可能無限大或無限小,無限快或無限慢。另外,宇宙中的任何物質,都是有壽命的,包括宇宙也有壽命。不可能無限長,永遠“活”下去!比如太陽,它的壽命是100億歲,到了燃料耗盡的時候,太陽也就壽終正寝了。再如地球,它的壽命是90億歲,目前是“”到中年,它的壽命還剩下44億年。即使是宇宙,也是有壽命的,目前宇宙已經138億歲了,它還剩下約500億年的歲月。

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時光扭曲,光也跟着扭曲

同理,也是有壽命的,既然有壽命,那麼它肯定也是有一定的速度的。雖然最初物理學家們對此進行過激烈的争論,但有速度,卻是一個不可争辯的事實。天文學家們測量光速,最初是通過木星的兩個衛星木衛一和木衛二的移動距離和所用的時間來測算的。當然,最簡便、最直接的測量辦法還是伽利略所設想的直接測量法:2個人各拿一盞燈站在兩座山頭上,以燈光照射對方所用的時間來推算的速度。但事實證明,這個方法不現實,因為光速實在是太快了,人根本就反應不過來,除非距離足夠大。以現在的觀點看,光速高達30萬公裡每秒,兩地之間要相距幾萬公裡以上才能感覺到的速度的延遲,這在實踐中是不可能實現的。

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光束從一邊射向另一邊

1676年,丹麥天文學家羅默利用木星及其衛星的星蝕時間變化,證明了是有速度的,不是無限值。1728年,英國天文學家布萊德雷采用恒星光行差法,證實光速是一個有限的定量,并非是無限大。他測定的光速為301000千米,已經非常接近正确值了,比惠更斯計算出來的每秒214000千米要精确不少。1849年,德國物理學家菲索利用旋轉齒輪法測得光速為315000千米每秒,誤差隻有5.1%。1850年,法國物理學家傅科采用光學原理——透鏡、平面鏡、凹面鏡相配合,平行光通過旋轉的平面鏡聚集到凹面鏡的中心點,以平面鏡旋轉的轉速求得時間,進而測算出光的速度為每秒298000千米,誤差已經小于1%。

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古人利用木星及其衛星的距離變化測量光速

在麥克斯韋發現了電磁學原理後,通過測量空間内的磁導率和電介常數來計算的速度成為一種全新的方法。1907年,韋伯和科爾勞斯采用這種方法測得光速為每秒299788千米,這是當時最精确的數值。1958年,人們利用光譜和铯原子鐘來測量光的速度,數值更加精确,誤差在±1米之間。現代人們多采用波長和頻率來計算的速度。1972年,埃文森利用波長和光的頻率測得光的速度為每秒299792.457±0.0001千米。這也是目前最精确的速度數值。

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利用透鏡和反光鏡、凹面鏡測量光速

那麼,光速是宇宙中最快的嗎?還有沒有物質的速度比光更快的呢?答案是沒有,從理論上來說,就是宇宙中的最快的,沒有什麼能比它更快。因為也就是一種電磁波,它和電磁波的速度是一緻的。光速雖然很快,但放在茫茫宇宙中,光速就顯得很慢了!比如太陽系,要穿越太陽系需要一年的時間,而要穿越銀河系,則需要10萬年的時間。即便是太陽光,從太陽表面射到地球上,也需要8分鐘的時間。假如有顆星球距離地球正好1395光年,那麼站在它上面看地球上的中國,看到的則是玄武門之變,李世民正在射殺李元吉。

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利用電磁波測量光速

實際上,也不可能在宇宙中為所欲為,比如黑洞,就能捕捉到它。黑洞的密度大到你無法想象,花生米那麼大點黑洞,其質量相當于一萬個地球!黑洞是宇宙中的極端天體,它是王者存在,一切都逃脫不了它的束縛。比如光,遇到黑洞,就會被黑洞捕捉,發生扭曲變形直至消失,也可以說是黑洞殺死了光。在黑洞面前,時間和空間都被扭曲吞噬,一切都将不複存在,又何況是光呢!

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人類捕捉到的唯一一張黑洞照片

突然間整個人都不好了!感覺人類如此之渺小和微不足道,對于整個宇宙來說,生命顯得若有所無、無關緊要。宇宙一詞,來源于中國古代,它的定義是:宇,指的空間;宙,指的是時間。宇宙,就是時空的意思。然而,宇宙之大,無邊無際,目前能觀測到的,宇宙的直徑是930億光年,而科學家預估的宇宙直徑為1600億光年,且宇宙還在不斷地膨脹中。

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在黑洞面前,一切都顯得那麼無能為力

未來的未來,将來的将來,即便人類發明了光速飛行器,要探索宇宙的奧秘,也是枉然!因為宇宙空間動辄就是幾千幾萬光年,而生命隻有短短幾十年光景,怎麼去探索啊!難不成就在光速宇宙飛船上生活和繁衍生息嗎?

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