作者：劉洪波 湖北仙桃人。長江日報評論員，高級記者。

今天，我們都知道光以每秒大約30萬千米的速度傳播，光的傳播不需要介質，光速恒定不變。這些常識性的知識，是曆代“頂尖”認識結出的果實，是把光看成“問題”才産生的結果。

光速之快，遠遠超過了人的感受能力。停留在生活見聞層面，人可以感受行走的速度、奔跑的速度、季節的節奏，但無法感受光的速度有限還是無限。因此，按照樸素的思維，光要麼被認為具有無限的速度，要麼光的速度根本不成其為一個問題。

古希臘哲學家恩培多克勒認為，光線傳播需要時間，但時間快得我們不能察覺到。亞裡士多德則認為，把光說成傳播是錯誤說法，光的運動不能為我們所觀測到。亞裡士多德對光速的看法影響了1500年，直到伽利略對此産生懷疑。

光的行進是否需要時間，與另一個問題關聯，那就是光從哪裡産生。太陽可以發光，蠟燭可以發光，火可以發光，這是毫無疑問的，但在古希臘，包括亞裡士多德在内，很多人認為根本來說，光是眼睛發出的，人一睜開眼睛，就能看到整個世界，說明光瞬間就從眼中發出又回來。古希臘科學家希羅論證，如果你在夜晚面對天空閉上眼睛，然後突然睜開，滿天星辰立即展現，在睜眼與看到星星之間，不花任何時間，因此光的行進一定是無限速度。托勒密也認為人眼可以看見物體，是由于人眼可以發出光線。看看，放在日常生活層面，這些想法也沒什麼說不通。

中世紀伊斯蘭科學家多相信光速有限。11世紀的“醫者之王”阿維森納認為，光來自于發光體的某種微粒輻射，它一定是有限的。同時代著有《光學寶鑒》的阿爾哈曾認為，光是一種運動，它的傳播不可能是瞬時的。光線由發光體發射出來，通過物體反射進入人眼。而幾個世紀後歐洲科學家仍認為光速無限。與伽利略同時代、發現了行星定律的開普勒，就在《光學》中認為光不是一種物質，沒有運動阻力，因而具有無限速度。

伽利略認為，光是一種物質，物質從一個地方到另一個地方不需要時間，這無法想象，上帝既然創造了空間，就不應該再創造出一種可以無視空間存在的東西。他不僅質疑光速無限，而且進行了測量實驗，但可惜，他的實驗是失敗的，相對于光速而言，他用來做實驗的設備太過于簡陋了。他在相距大約一英裡的山頭用兩隻油燈的明滅來測量。

伽利略去世30多年後，丹麥科學家羅默完成了人類第一次成功的光速實驗。他認為光速有限，憑的不是哲學推斷，而是天文觀測和解釋。他長期觀測木星，記錄下發生“月食”的時間間隔不一緻，認為木星衛星的“月食”是規律的，但時間差異是距離造成，地球與木星離得近時，木星“月食”時間間隔縮小，離得遠時，時間間隔就長，這表明光到達地球的時間與它行進的距離有關。他測量的結果是光速每秒有22.5萬千米，光從太陽照到地球大約需要11分鐘。

羅默的結論并未受到足夠重視。直到18世紀英國天文學家詹姆斯·布拉德利再次測出光速。他設計的測量方法是，光速有限，地球的運轉速度會使恒星到達地球的光産生微小角度的偏折，叫做“光行差”，就像一個人走起來，雨水滴到身上的位置跟靜止時不一樣。他算出的光速為每秒298000千米。這與現在測到的數值相差不到1%。這以後，光速有限才成為主流認識。

不隻天文學在測光速，物理學家也在測量。1849年，法國物理學家阿曼德·斐索用齒輪法首次在地球上測得了準确的光速。他設計了精妙的方法，計算光線通過兩齒之間的角度和齒輪的轉速，算出光速的大小。這種方法直到20世紀初期，一直是測量光速的首選，隻是物料變更加精細，測量誤差也達到0.001%。這個方法的精妙之處，在于它既有直觀的說服力，又控制了誤差，它不需要超越技術難度的時鐘，而直接對光行走的距離用鐘表來測量，是非常難的，但計算一秒鐘内齒輪轉動了多少圈，是很容易的，如果光線在齒輪轉動100圈的時候，光在一定距離内跑了一個來回，那就很容易推算光速。電磁學家麥克斯韋認為光就是一種電磁波，電、磁、光的理論因此統一，光的速度也被确定下來。

20世紀初，美國科學家邁克爾遜的光學實驗被認為是一個偉大的實驗。他的實驗進行了幾十年時間，确證了幾個重要結論，一是作為光的傳播介質的“以太”并不存在，二是光的傳播不需要介質，三是光速不變。他的實驗原理，屬于斐索實驗的改進，是旋轉棱鏡法，測得的數值為每秒299796千米。1973年，國際度量衡委員會推薦的值為每秒299792.458千米，這個值被1975年國際計量大會用決議通過。

光以其亮與熱，生成了包括地球生命在内的一切，也生成了宇宙萬物。從光速測量開始，人類的測量進入精密測量的階段，正是因為光速極快，因而要測量它的速度就迫使人們想出各種方法。光是極速的頂點，也是我們所見的宇宙之内一切事物不可逾越的定數。在光速測量的基礎上，時間成為得到最精确測量的數值，原子鐘就是根據原子躍遷中釋放光子的原理而設計。時光二字，顯示了時間與光的關系。從以日計量時間到原子鐘，光成為時間的尺度。光也成為距離的尺度，米和大距離天文單位，都由光定義。

回首看，那些相信光速有限的人其實是不可思議的，正是他們不可思議的認識，和一茬又一茬科學家的測量實踐，使我們知悉光的一切。他們超越了日常經驗，是創造常識的人。光對我們是決定性的條件。因為光才有明暗，才有色彩。因為光才有冷暖，才有生長與收獲。有光才有熱，石油、煤炭等能源不過是被保存下來的古代的光。光是一切可能性的盡頭，沒有什麼能夠超過光速，超過約450億光年半徑的光不會傳過來，宇宙在那裡以何種方式存在無法獲知。

光是我們的福祉，也是我們的限度；是我們的天堂，也是我們的囚籠。

【編輯：付豪】

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