颠覆认知,人类其实从未测量出光速!那我们用的光速到底是什么?

说宇宙寻真理 2024-05-23 21:00:55



光速——指的是光在真空或介质中的传播速度。当今物理学公认的光在真空中的速度为每秒299,792,458米,换一种我们更熟悉的约等说法,就是“每秒30万公里”。

每秒30万公里是什么概念?要知道,地球赤道长度也只有40076公里,换而言之,光只需一秒就可以绕着地球赤道跑7圈。

光的运动轨迹几乎不可被人类的肉眼所捕捉,那么你是否好奇过:每秒30万公里这个数据,到底是怎么得出的?

其实,这一数字背后还有更颠覆你的认知的“隐情”——人类从未真正测量出过光速!这一说法又要怎么解释呢?难道人类的天文学、物理学,都建立在“虚假”的数据之上吗?

从伽利略的灯笼到激光测速

光到底跑得有多快?这是一个自近代天文学兴起后才被人所重视的问题。在遥远的古代社会,人们似乎从未有机会思考这样的问题,毕竟,当时的人们日出而作,日落而息,太阳出来后,似乎一瞬间世界就充满了光明;而太阳下山后,又似乎一瞬间世界就陷入了黑暗。

因此,17世纪前的人们通常认为光速就是无限大的,它一瞬间便可抵达任何地方。

然而,事实果真如此吗?如果真是这样的话,无限遥远的星星的光也应该能传到地球,地球的夜晚为何还是一片漆黑,而非明亮的呢?

意大利著名物理学家G.伽利略提出了质疑,并首先尝试通过实验来计算出光的速度。光的速度怎么算?

按照物理学的方法,很简单,用光跑的距离除以它跑这段距离所用的时间,不就可以得出了吗?

于是,1638年,伽利略叫上了助手,两人提着灯笼,分别爬上了两座相距几公里的、遥相对望的山头,就准备开始测算光速。

伽利略设想了这样的实验方案:由他首先掀开自己灯笼的幕布,同时启动秒表,助手一见到远处灯笼发出的光,也立刻掀开自己灯笼的幕布,伽利略看到助手的灯笼后,立刻停止计时。这样一来,知道了距离和时间,就可以计算出光的速度了。

然而,事与愿违,伽利略惊奇地发现,几乎在他掀开灯笼幕布的瞬间,就看到了助手的灯笼发出的光,整个过程可能只花了几纳秒(1纳秒=0.000000001 秒)。光的速度实在太快了,当时的技术根本无法通过这样短的时间计算出它的准确速度。

既然光跑得这么快,无法测算它抵达终点的时间,那么,把参照距离拉得足够长不就可以了?1676年,丹麦天文学家奥劳斯·罗默把眼光投向了夜空中的木星。

木星的卫星——木卫一在木星圆面上的投影有着周期性变化的现象,也就是说,木卫一会规律地进入木星的阴影中一段时间。罗默利用木卫一的公转轨道来计算时间,观测到当地球最接近木星时,木卫一的公转周期是42.5小时;而当地球远离木星时,木卫一从阴影中出现的时间会比预测的越来越晚。

这是因为木星和地球的距离变远了,木星的光传到地球也就需要更多的时间。根据这一差值,罗默计算出了光速的大概数据:地球轨道速度的9300倍(地球轨道速度大致为30公里每秒)——与现在计算出的10100倍比较,差距已经很小了。

不过,由于观测过程的复杂与困难,罗默的计算方法并没有在后来被发扬光大。

距离太近,光跑得太快,时间短到无法计算;距离太远,观测又太困难,那么,有没有折中一点的办法呢?法国物理学家A.H.L.菲佐想出了一个绝妙的方法,让他成为了首个在地面测量出光速的科学家——利用齿轮。

1849年,菲佐在相距8公里的两个地方分别设置了反射镜和一个激光发射器,中间摆放着齿轮。在齿轮静止的情况下,菲佐使一束激光穿过齿轮两齿中间的缝隙,打到反射镜上,光线反射回来,穿过这个缝隙,再通过反射镜被观察者看到。

转动齿轮时,光线时而会被齿遮挡,使观察者看到明暗相间的画面。而如果将齿轮调整到一定转速,使激光穿过第一个缝,经反射回来后,又恰好被缝旁的第一个齿所遮挡,这时观察者就无法看到光线了。

菲佐详细收集了这一系列过程中收集到的各种数据,包括齿轮的转速、光程、齿数等,计算出了光速——每秒31.5万公里。这一数值和现在的光速差距仅仅只有5%的差距,在当时可谓非常严谨了。

直到20世纪,电子学有了巨大的发展,光速的测定才得到了更准确的数值。1970年,美国国家标准局和美国国立物理实验室最先放弃了“用光测光”,而是引入了激光测定的方法,同时通过测定激光的波长和频率来确定光速。

由于当时激光的波长和频率的精度已经大大提高,因此用激光测算光速的方法,比起以往最精密的实验方法来说,精度提高了100倍。1975年,经过第十五届国际计量大会的决议,确定了光速为299792.458km/s,即现在我们常说的“每秒30万公里”。

人类从来没有真正测量过光速?

我们现在所得到的光速的数据,应该已经比较精确了,既然如此,为什么还要说人类从来没有真正测量过光速呢?关键在于两个物理学概念——“单向速度”和“平均速度”。

在利用光本身进行的测算实验里,几乎都存在一个共同的漏洞:科学家们测算的都是光从A点到B点,再从B点返回A点这一过程中光的平均速度,这与光单纯从A点到B点的单向速度概念不同。

举个例子,假设你开车从A点驶到B点,这一过程的速度是200公里每小时;再从B点返回A点,但这次你只开到100公里每小时,那么,根据平均速度公式2×V1×V2÷(V1+V2)=平均速度,这一过程你的平均速度仅为133.33公里每小时。

光速也是同样的道理,平均速度为每秒30万公里,不代表光从A点到B点的单向速度也是每秒30万公里——若要将这个数据应用于所有物理学和天文学计算中,我们就必须默认一个前提条件:光速恒定,也就是说,光在各个方向上的速度都是一样的。

在爱因斯坦的狭义相对论中,他认为光速恒定这一条件只是一种假设,是一个学界内公认的事实,而非通过实验严谨地得出结论的结果。他在其论文中曾经这么描述:“为了定义同时性的有效性,我们必须约定这样一个事实,光在各个方向上的传播速度是一样的。”

因此,从光学的角度出发,我们确实没有真正测量过光的速度。而从电子学的角度出发,我们利用激光侧面测算出光速,测量的也并非光本身——这么看来,人类确实还没有真正测量过光速。

同时,人类对于光速的测量又陷入了一个怪圈:如果利用光本身来测算光速,现实的设备无法做到测量光的单向速度;而如果利用激光来侧面计算,测量的主体又不是光本身。并且,我们想要用距离除以时间的方式得出光的速度,就必须默认光速恒定的前提,但光速恒定本身就只是一个公认的假设——这一切矛盾几乎是无法解决的。

光速给天文学带来了什么

众所周知,光速的存在对于天文学来说有着非常重要的意义。我们如何测量宇宙中物体的距离?必须仰仗光速,通过光的传播时间来得出距离的数据,若没有光速,我们永远无法穿越这如此遥远的时空,在头脑上到达另一个星系。

此外,光线在星系运动的过程中,会因为多普勒效应而发生红移现象,光速是我们计算红移的基础,由此,我们便可计算出宇宙中各种天体,甚至是星系的年龄。

有了这些,我们就可以研究宇宙中时空的结构,甚至是黑洞周围扭曲的时空的结构,最终解开时空之谜,达到人类文明的“终极”。

可以说,光速几乎是一切天文学计算的基础。那么,既然人类“从未真正测量出光速”,难道我们现在的天文学研究就是没有意义的吗?实际并非如此,对于人类目前的研究水平来说,得到光在真空中的平均速度“30万公里每秒”已经“够用了”。

科学家们可以利用这个数据解决许多天文学中存在的问题,测量具体的天体距离、时空结构,且在实际应用中,暂时还未出现与这一光速数值相矛盾的现象。不过,我们还是有必要知道,人类暂时还未真正测量出过光速。

同时,我们也要确定,“光速恒定”指的并不是光在任何介质中速度都是相同的,实际上,根据测算,光在水中的速度约为每秒22.5万公里;在玻璃中的速度约为每秒20万公里;在冰中的速度约为每秒23万公里;在酒精中的速度约为每秒22万公里——虽然,用我们的肉眼看光穿过这些介质,都只不过是一瞬间的事罢了。

光的单向速度到底是怎样的?“光速恒定”前提有机会被证实或证伪吗?这些问题就要留给十年、百年,甚至千年后的人类来解决了。对于这个问题,你又怎么看呢?

16 阅读:2255
评论列表
  • 2024-06-24 01:44

    我有一个方法,让太空中两架飞船保持 30 万公里的激光精确距离,然后后者向前者发射高能激光,前者只接收不发射,然后利用量子纠缠原理,两艘飞船各有一个保持量子纠缠态的粒子,后者发射激光时会改变其中一个粒子状态,前者的粒子也会马上发生状态改变,前者获得后者激光精确发射时间,等接受到后者发射来的激光,这样就同时获得激光单向精确距离和时间[得瑟]

    用户10xxx22 回复:
    发射激光前你不知道任意一个粒子的状态,那2怎么知道粒子状态的改变呢?纠缠态的粒子去相干不会传递任何信息。
  • 2024-08-01 11:48

    悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学“相对时空”数学“质量”数学“能量”。相对速度是无穷多的,哪有高低速之分?还编造一个绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,绝不能包容谬误欺骗!)

  • 2024-05-23 22:31

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

    蓝色的眼泪 回复:
    脑残民科
  • 2024-08-13 20:17

    理论物理学进展缓慢(倒退)的原因::::: (1)有不少观念认为,先创造假说~再验证证明,就是科学。这其实是一种悖论斯坦式两头骗术!!!假说认知自然有任何成功先例吗?数字文字概念符号包括几何公设(黎曼欧几里得),都是经验的理想化抽象(所谓形而上学当然也是唯物主义),不预测任何真实,用于表达真实。与假说根本不同。………光速不变假说预测真实显然不能冒充公设,它不仅创造假说,还违背相对速度公理。(2)悖论斯坦的号称证明也是骗术!!!自然规律是全称命题,象万有引力定律一样,证伪当然有效,证明/证实当然无效,一天证明10000次也没用,号称证明当然是斯坦骗术。牛顿自然哲学的观点是观测归纳,还是必要充分真实的归纳,明确反对创造假说!!!创造假说号称证明,是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的狂妄骗术。祸害时空观,祸害质量能量物理概念,祸害自然认知方法。。。 (3)悖论斯坦骗术已经成了一种十分强大的科学时髦。实在是恐怖和难以理解的!!! (4)倒退是指创造假说泛滥,攻击已有物理公理物理概念和认知方法,以认知进化否定绝对真理,祸害哲学。 ………骗子太多,到处造神鼓吹悖论骗子,国家必然倒霉!

  • 2024-05-23 22:30

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-05-25 16:27

    自然绝对诚实,所有现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测方法不足,也不能确定。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,是啥意思???他妈妈体重没测准还是他妈妈吗?

  • 2024-07-16 10:44

    现在光速以公里来说是个精确值,因为2019年,国际计量大会(CGPM)对它们定义的文本进行了修订。2019年5月20日起,米的定义更新为:当真空中光速c以m/s为单位表达时选取固定数值299 792 458来定义米。所以反过来光速以米(千米,公里)来说就是精确值

    将爱进行到底 回复:
    准确说来是个定义值
    用户10xxx80 回复: 将爱进行到底
    非常准确:只是人设原理的定义值![点赞][点赞][点赞][100][100][100]
  • 2024-07-26 00:40

    光是电磁波,也是智能上帝的神经反应。

  • 2024-08-01 11:48

    牛顿晚年研究上帝神学,是敬畏信任自然,他希望自然哲学与上帝协调一致。回答为什么有引力且明天还有引力,这种人类认知自然的极限困惑(因果极限,也是悖论斯坦利用的搞骗技巧)。骗子号称知道原因的原因的原因的。。。原因?愚蠢的人居然为此贬低嘲笑牛顿,这些能改变牛顿的崇高和伟大吗?………自然绝对诚实,但自然宿命有复杂性::意识可以作用于人体(物质),清清楚楚比比皆是,对自然宿命具有广泛的扰动。而且,宿命的复杂现象也是观测困难的(水往低处流隐藏了万有引力)。信任自然观测归纳是人类科学的唯一根本。

  • 2024-08-13 20:18

    为何只有光子能够相对高速长距离飞行?几乎是永动机??? 惯性运动到处存在,光子是相对高速惯性运动天才。质量和力支配宏观和微观的一切运动,不可能有两套规则。物质多以原子形式存在,在适宜的条件下,惯性运动几乎是永恒的。宇宙间地球轨道运动,原子内部电子光子轨道运动。。。光子拥有可穿越的广阔真空(原子内部真空遍布),原子的运气差很多,大于原子的真空少得多。 光子论文 photon energy and photon behavior discussions ———电子质子破碎在强大电斥力作用下加速到光速,真空光速由电子质子表面电势决定,核能就是产生光子动能。粒子双缝干涉条纹太简单了,都是必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区密集分布,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹。没有粒子同时穿越两条缝的需要。边缘衍射条纹是同样的道理。

  • 2024-05-23 22:30

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

    海王星永久居民 回复:
    啊对对,你为什么用手机?因为不知道手也用了很多测不准原理,你那知道手机上显示的实时时间和全球定位系统利用的也是相对论时间膨胀效应,你只知道看到的时间就是时间,位置是位置,你之所以没开到大海上,用的还是相对论的原理,对对对,中国的航天事业一切都是假的,因为他们利用骗人相对论原理
  • 2024-07-26 09:07

    是没有测量单向光速,用的都是双向来回平均光速。所以老纳一直笑爱恩斯坦狭义相对论。[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]

  • 2024-05-23 21:22

    确实是这样,只能等着瞧后人怎么弄。

  • 2024-07-12 12:47

    麦克斯韦已经证明光速恒定!

    韦荣鹄 回复:
    那是真空的双向来回平均光速。证啥?
  • 2024-05-26 17:32

    光速就是神经电的传递速度[点赞][点赞]

  • 2024-06-12 14:28

    有兴趣的人可以在b站看《质疑相对论》

  • 2024-07-04 18:22

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,是粒子构成的,有波粒二象性???波是一种物质???以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,当然是光子。用了电磁波来解释而已,电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的根本,两朵乌云当然都是电磁理论的谬误,祸害牛顿何益?一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

  • 2024-08-09 19:17

    “1849年,菲佐在相距8公里的两个地方分别设置了反射镜和一个激光发射器“,那时侯有激光器吗?

  • 2024-08-12 00:05

    这些测光速的例子都是以绝对时间为前提,但其实时间并不绝对

  • 2024-08-17 16:34

    光速还有手速快

  • 2024-05-25 17:12

    抄袭李论科学

  • 2024-06-29 08:08

    万能骗术之质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?质量与力是一切微观宏观世界的根本,他造假(创造假说)祸害质量概念就当儿戏!!!———无中生有解释稀奇的万能骗术::科学都是假设(嘲笑诚信观测归纳),场有作用力,真空里有波,质能等效转换,穿墙而过,刀枪不入,纠缠女朋友。。。号称,只是科技还没达到!………无中生有==时空无限而永远不可能证无,当然也永远不可能证有==欺骗无底洞!

  • 2024-07-04 18:23

    自然绝对诚实,所有自然现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测(公理)不足,也不能确定。诚实的人服从公理和经验,想象骰子是1~6。大胆悖论斯坦祸害公理经验假设骰子每次都是100(耸人听闻悖论),只好瞎编解释稀奇(骰子烂了卡了等)号称证明了,搞二象性。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。半径无限大的圆弧也不等于直线,pi计算已超过万亿位数。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理/万事随机肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,这是科学吗???

  • 2024-07-04 18:21

    自然规律都是预测未来的全称真命题,证伪当然有效,证明当然无效。只能来自观测归纳,且不可能演绎得到!!!比如,相对速度公理,任何时候任何地方都是真理,也是绝对自然真理。相对论是违背绝对时空公理、相对速度公理的可笑创造假说(提出的时候就已经证伪了),当然是全称命题,居然号称证明了????是不是两头篇?彻底骗!

  • 2024-07-13 19:19

    光没有衰减吗?怎么可能跑无限远?

  • 流星一划而过,是不是光速?

  • 2024-08-13 20:17

    时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电(来的快),用声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。木啥实质影响。都是为了欺骗。钟摆移动到月球表面变慢了,时间定义还是没变,谁的时光倒流了???………号称修正GPS原子钟的大笑话: 狭义相对论让星钟变慢,再来个广义相对论让星钟变快,你说这钟倒不倒霉?关键是反复修正还是不行(误差90%)!参见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析”

  • 2024-08-14 00:51

    胡扯淡!十九世纪哪来的激光?

说宇宙寻真理

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