真空中的光速 光速是多少km-h


在古代,大多数人的出行方式以步行为主,而富贵人家虽然有马车代步,但即便如此,从广东到杭州的旅程仍需耗费约半年时间。

自工业以来,内燃机的问世极大推动了汽车的诞生,使人类的移动速度获得了质的飞跃。如今,飞机和高铁的速度不断刷新着人们的认知边界。

与光速相比,我们的移动速度仍然显得缓慢无比。要飞出太阳系,探索更广阔的星际空间,目前的人类速度显然不足以满足需求。

那么,光速真的是速度的极限吗?

天文学家认为,宇宙的辽阔超乎想象,可观测宇宙的直径达到了惊人的930亿光年。即便是银河系的邻居仙女座,也与我们相隔了254万光年之遥。即使是以光速前进,也需要254万年才能抵达最近的其它星系。

回顾科学家的早期认知,曾认为光速应该是无限快的。因为当时没有人或仪器能够检测到光速的迟滞性。对于每秒行驶30万公里的光子而言,地球只不过是一个微小的地方。

伽利略曾尝试测量光速,他和助手站在两个较远的山头,各自提一盏灯以进行实验。当伽利略遮住灯后,他的助手也需同步遮住自己的灯以配合计时。

虽然光速对于人类而言极为快速,但在地球上两个小山包间的往返却并非能够轻易捕捉的。直至19世纪阿曼德·斐索发明了旋转齿轮法,才使准确测定光速成为可能。

旋转齿轮法的原理是通过半透镜和可控旋转齿轮的组合实现的。当光线通过旋转的齿轮折射后,观察者可以在半透镜后观察其变化。若齿轮达到一定速度,光线在返回时会被齿缝转走而无法被观察者看见。

通过对齿速、齿数以及观察者与反射镜的距离的计算,阿曼德·斐索最终得出了光速的数值。虽然这一数值与当前每秒30万公里的光速存在一定的差距,但在当时已是重大的科学突破。

在广阔无垠的宇宙中,人类所感知的光速其实微不足道。因为宇宙空间本身正在以超光速膨胀。在数十亿至上百亿光年的尺度上,即使光在传播过程中看似前进,实际上却在倒退。

科学已经证实,距离地球越远的星系远离地球的速度越快。宇宙时空在145亿光年外的膨胀速度已经超过了光速。这意味着超过这个距离的星系将永远无法与人类取得联系。

值得注意的是,宇宙空间的超光速膨胀并不违反相对论的原则。因为相对论主要约束的是静止质量不为零的物体无法超光速。而宇宙空间的超光速现象并不受此限制。

我们目前所认知的可观测宇宙只是被光线照亮的部分。宇宙的范围可能远超我们的想象。如果从宇宙的一端发射一束光线,这束光线将永远无法到达另一端。

尽管如此,从人类的角度来看,光速已经足够快。若未来需要星际移民,达到光速将是基本条件之一。虽然超光速在现有理论中难以实现,但或许有其他方法能让我们绕过光速的限制。