人类如何在地球上很早以前就确定了光速的大小?

  • e
    endingz717
    光一秒能绕地球七圈半,这种速度,在没有发明电脑和人造卫星的时代,是如何测定的?

    转自
    https://baijiahao.baidu.com/s?id ... pc&isFailFlag=1

    伽利略的两个灯笼
    一直到17世纪,对于光是否拥有速度这一问题,科学界都还没有定论。早在公元前4世纪,就有人提出,光是一种运动,必须花费一些时间来行进,因此,光是具有速度的。这个说法被很多鼎鼎有名的人包括亚里士多德、开普勒、笛卡尔所反对,他们认为,光的传播是瞬间完成的,不需要时间。
    在科学界,打嘴仗是没有用的,只有实验才能终结争论。早在1638年之前,爱挑战权威的伽利略就进行了史上第一个测定光速的实验。他的实验计划非常简单:找来两个人和两盏灯笼,让他们分别站在两座相距一英里的山顶上。第一个人举起灯笼时便开始计时,第二个人看到第一个人的灯笼便也立即举起自己的灯笼,当第一个人看到第二个人的灯笼时便停止计时,这样一来二去就可以得到光行进两英里所需要的时间,从而求出光的速度。

    灯笼实验的示意图(hamamatsu)
    稍微一想便知道,这个实验的误差太大,绝对不可能成功。伽利略也承认,自己的实验没办法给出确切的光速,他只知道,光的速度一定非常快。他没有猜错:如今我们已经可以计算出,光行走两英里所需要的时间大约是11微妙,这是不可能被人所察觉的。
    虽然这个灯笼实验质朴得有点好笑,但是这个尝试却为光速的测定开了先河。作为科学界的红人,伽利略也引领时尚,为这个物理问题带来了不少关注。

    在巴黎天文台就职的丹麦天文学家奥勒·罗默(Ole Rmer)是世界上第一个通过实验测量给出光速具体数值的人。他进行推算的沙盘,大到让人感到不可思议:罗默是靠木星及其卫星的移动、与太阳及地球的位置关系估算出光速的。


    1610年,伽利略通过望远镜发现木星周围的四个天体,并观测到它们会忽然消失,据此,他推断这四个天体是木星的卫星,在围绕木星旋转的某些时刻,它们会藏到木星的背后。这是伽利略推翻“日心说”的有力证据,这个现象也被称为“行星掩星”,而其中最靠近木星的卫星一号(木卫一)的此种现象,被称为“木卫一蚀”。
    “木卫一蚀”就是罗默计算光速的关键。当木卫一绕到木星背后的时候,它会在望远镜的视野中忽然消失,这叫做“消踪”,当木卫一蚀结束时,木卫一会忽然出现,这叫做“现踪”。当时的人们已经计算出了木卫一的公转周期,它每隔42.5小时就绕木星一周,每次都会出现一次木卫一蚀。
    罗默绘制的示意图,其中A为太阳,B为木星,小圆是木卫一的轨道。当木卫一位于CD阴影之间时,发生木卫一蚀(wikipedia)
    罗默认为,虽然木卫一蚀的周期恒定,但由于地球与木星距离的改变,观测到木卫一蚀的时间也会有所改变。简单地说,当地球在公转轨道上靠近木星的位置上时,会更早地看见木卫一现踪,而当地球移动到离木星较远的位置上时,光行进到地球所需的时间就会变长,那么木卫一现踪的时间就会推迟。这个时间差足够大,比起伽利略的灯笼实验,可观测性要大多了。

    大圆是地球的公转轨道。当地球所处位置不同(如于L、K点)时,观察到的木卫一现踪时间不同(wikipedia)
    罗默花了十几年时间来观测木卫一蚀,他只凭借着望远镜、手表,记录一年之中不同日子里木卫一蚀的时间差,再计算这些时刻地球位置的改变,便得到了非凡的结果:他预言,1676年11月9日上午5点25分45秒发生的木卫一现踪将推迟10分钟。巴黎天文台的其他同事怀着将信将疑的态度,观测并验证了他的预言。罗默还推算出光速大约为220000千米/秒。
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    oooooooad
    伽利略真是开挂的人生啊,也是泥潭看不起的白皮懒惰欧洲猪代表意呆人
  • V
    VODKA
    意大利人祖上也是阔过的,前有罗马帝国,后有文艺复兴,文体两开花。。。。。
  • w
    wuhao0727
    光的传播是瞬时完成的不需要时间。因为达到光速后,时间就静止了,惠勒延迟选择和量子擦除实验都说明了这点。
  • 那么为什么太阳光到地球要8分钟?
  • w
    wuhao0727
    对于光自己是瞬时的,对于其他外部观测者不是,这是观测者效应。
  • 神秘的陌生人
    我理解是参照物不同,你在光里一起传播时间就一起静止,你站着老远看光就是有速度的。
  • V
    VODKA
    现代物理学已经证明时间和空间是有联系的,太阳和地球在空间上有距离,时间上当然也有距离,存在时差。。。。。
  • v
    veryend
    听上去像是出了bug
  • O
    Oldman
    时间静止等于瞬时?
  • 双面胶
    ls别纠结v片说的光瞬时还是不是瞬时,人家就是拿最新的实验和推测来装逼。 结论可能对,但逼肯定是装的。
  • j
    jjx01
    以前测光速的器材貌似是用转盘,转速到一定光线刚好从两个齿轮间过去又回来
  • 第N个新来的小P孩
    Posted by: Meizu M6 Note
    高中的物理书上就有测光速的实验方法了,当然是选读内容,可见泥潭这文化水平

    当然了,泥潭高于全社会平均水平还是有的来自能屏蔽各种片的专业客户端
  • G
    GYNECOMASTiA
    主楼的文章好像没写完的赶脚
  • l
    lijgame
    我也记得中学教科书上有写过测速方法,记得一个是类似滚筒上绑镜子看反射光,时间太久了记不清楚了
  • 犬神狼
    这么说,是不是飞船达到光速后,对于飞船里的人就是瞬时就到了n光年外的目的地?
  • V
    VODKA
    是的,跨越空间的同时也跨越了时间,光速其实是无限大,因为所需时间为零,距离除以零时间,就是无限大,只是因为跨越了时空,出发地和目的地存在时间差,所以把时差当作除数得出30万公里/s的速度。。。。。
  • w
    wuhao0727
    如果和光速一样,理论上是这样的。你可能要反驳说那人还吃喝拉撒呢咋都不需要时间?我可以提前回答你,因为飞船按老爱那套公式就达不到光速。
  • O
    Oldman
    首先,按照现在的理论,有质量的飞船达不到光速,因为这需要无限能量。

    其次,假设飞船能达到光速,那么根据尺缩,当以达到光速的飞船为参考物,其外部世界已经缩为尺寸为0的点,空间已经不存在,无所谓目的地不目的地了。而没有空间,就没有距离,也就没有到达不到达一说。

    [本帖最后由 Oldman 于 2019-1-13 13:55 编辑]
  • O
    Oldman
    飞船里的人自己的时间,和飞船外的观测飞船的人的时间不是一个时间。如果飞船无限逼近光速后,飞船外的人观测到的飞船内的活动就是无限变缓趋于停止的,但是飞船内人自己的时间不受影响,他不会认为自己的时间变慢了。
  • d
    divergence
    当你的速度无限接近光速的时候,你所处的时间会成指数式拖慢的,比如你的速度是光速的99%,那你的时间可能比常态人拖慢一倍,速度是光速的99.9%,你的时间是常态人拖慢1000倍,速度是光速的99.999%,你的时间是常态人拖慢几百亿倍以上
  • O
    Oldman
    那是常态人看你的,你自己根本感觉不大,1s还是1s。
  • 女武神
    不是的 高速会发生尺缩效应 飞船里的人会发现距离变短了
  • A
    AceSword
    光速飞船a 一秒前触发,光速飞船b追击a,那么a看b是静止的还是发生尺缩效应瞬间追上?
  • 进击的坦克
    意大利人天天玩女人,知道人生的欢乐所在,当然不会卖命打仗
    意大利人有被成为欧洲的中国人
  • 0
    000月
    卡碟了
  • t
    tanglee4950
    可能是外星人
  • 小螃蟹
    飞船永远加速不到光速,只能接近。不过假设加速到了光速,那么乘客就会发现整个宇宙都缩成了一个原子,而且一瞬间就消失了。仿佛从来没有存在过
  • s
    sunny5
    光速的机械测速法:
    1849年,阿曼德·斐索用旋转齿轮法求得 c = 3.153×108 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,莱昂·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 × 108 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 × 108 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) ×108 m/s;1882年得 c = (2.99853±0.00060) × 108 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) × 108 m/s。
  • g
    godnos
    膜拜神一般的人物
  • 咖啡殉
    1610年。。。明神宗万历三十八年