人类为什么要测光速丨爱因斯坦：光速是时空的基准

科学巨匠爱因斯坦，他的相对论被越来越多的实验数据所证明。相对论完美的将时间和空间做了统一，而统一这一切的基础就是 相对论基本原理之一：光速不变原理。

光速不变原理，意味着在任何参考系中，光的速度是一个恒定值，不管你在地面上、奔驰的火车上还是在航天飞船上，对光速的测量我们只能得出一个固定值c，它不因参考系的变化而变化 。由此，c成了很多基础单位的校准基础。国际上将米的准确定义为光在1/299792458秒内所传播的距离，由此可见光速在物理学上具有举足轻重的地位。

光的速度到底有多快，这是困扰了科学界很多年的问题，为了准确测出光速，大量科学家都付出了毕生心血。

第一个想出测量光速方法的人是意大利科学家伽利略。1607年，他从光沿直线传播的特性中受到启发，做了这样的一个实验。他先让两个人，每人手提一盏前面有盖的信号灯，分别站在两个山头，两山相距1.5千米。然后伽利略让第一个人先打开灯盖，第二个人一看到灯光就立刻打开自己的灯盖，将光作为信号传出来，这样只要测出光传播所用的时间就能计算出光速了。然而在实验中，两人的动作衔接时间过长，因此测出来的数据很不准确，又加上光的传播速度实在太快，所以这个实验以失败而告终。

1676年，丹麦天文学家罗麦第一次预测了光速。他在观测木星的卫星隐食周期时发现，在一年的不同时期，它们的周期有所不同。当地球处于太阳和木星之间时，它的周期与太阳处于地球和木星之间的周期，相差14天。他认为这种现象是由于光是具有速度造成的，而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月罗麦预言，11月9日上午12:05:45发生的“木卫食”时间将推迟十分钟，巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度，但是最终观测结果证实了罗麦的预言。罗麦预言了光速，但是没有得出光速的具体值。

由于测量技术的原因，对光速的测量迟迟没有推进，直到两个多世纪以后。30岁的法国物理学家斐索对伽利略测光速的实验进行了仔细的分析研究。他发现实验失败的原因是由于人对信号的反馈时间过长，误差过大。于是他对实验进行了改进，用一面镜子代替人。

由于光一照射到镜面上，便会立即被镜面反射，这样一来一条光线从发射到返回就是一次连续的运动，所以只要准确的测量光从发射到返回的时间差，就可以准确的计算出光速了。

于是斐索改进了伽利略的实验，在另一座山头放了一面镜子，并用一只旋转的齿轮代替钟表计时，将两山之间的距离选成了两个相距7千米的山头。实验开始后，斐索首先让光通过齿轮的两个齿之间，照到另一个山头的镜子上，然后光线经过另一个山头的镜子的反射，又从齿轮的另外两个齿之间传回来，这样只要计算出齿轮旋转的速度，就可以计算出光往返所需的时间差，然后就能得出光速了。斐索的试验结果得出光的速度为每秒315000千米，为了纪念斐索这一伟大贡献，人们称赞他为‘’第一个捕捉到光的人‘’。

在斐索之后，到了19世纪，人们对光速的探索获得了更准确的结果。美国物理学家迈克尔逊，诺贝尔奖得主，他在光速的测量上作出了重大贡献。迈克逊于1873年毕业于美国海军军官学校，因为学习成绩优异，被留校工作。此时迈克逊对光速的测定非常感兴趣，1879年麦克逊得到岳父大人2000美元的资助，他用这笔钱对斐索的旋转装置进行了改进，恰巧当时美国的航海历书局局长纽科姆对这项工作也十分感兴趣，于是两人开始携手合作。更幸运的是这项工作还得到了政府的援助。在此后的整整50年时间里，迈克尔逊和纽科姆对实验结果不断的进行改进和重复测量，终于确定光速为299764±4千米每秒。不幸的是麦克逊在一次光速的测量中不幸脑中风而亡，但是他对光速的测量，为人类做出了巨大的贡献。

二十世纪60年代，随着激光器的问世，人类对光速的测量精度更进一步。1972年，美国国家标准技术研究所的科学家们利用激光干涉法，测得光速为 299792456±1.1米/秒。

光速的准备测量为人类提供了一个基准尺度，对于人类航空航天和宇宙探具有重大意义。

对于相对论和光速，

对于为什么米的定义：1/299792458秒光的传播距离而不直接定义为1/300000000秒内光的传播距离

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