那就讓我們來看看人類測量光速的一個簡短歷史吧。

光速實在太快，自從伽利略測量失敗後，很長時間內多數人認為光的速度無限快，少數人相信光速有限，但也認為我們不可能將它測量出來，因為它非常非常快。的確沒錯，光速是很快，每秒鐘可以繞地球七圈半呢，只需一秒種多一點就能到達月球。

圖示：NASA在月球上放了面鏡子，只要知道精確座標，就能從地球上發射一束激光照射到鏡子上，然後你就能接收到返回的光，如果一切順利，光子來回一趟地月之間也只需要大約2.5秒鐘。

• 失敗的伽利略：1638年8月11號夜

伽利略從披薩斜塔上扔下大小兩個鐵球，破除了亞里士多德的權威——重的比輕的落得快——，是中小學課本上常見的故事，但這個實驗其實很可能並沒有真正做過，而是後人杜撰的，並將之視為現代科學的開端。但伽利略肯定做過的一個實驗是在深夜的兩座山之間測量光速，伽利略是這樣設計實驗步驟的。

1、選擇一個沒有月光的夜晚，伽利略自己和他的一個助手分別爬上已經進行過距離測試的AB兩個山頭，並各自攜帶一盞燈，將燈蒙上不讓它漏光，並約定好實驗時間

2、A山上的伽利略自己先打開燈光的蒙布，同時按下計時器，讓它開始走動

3、B山上的助手看到A山傳來的燈光後，立即打開自己手中燈光的蒙布（所以千萬不能走神）

4、A山上的伽利略看到B山傳來的燈光後，再次按下計時器，讓它停止走動

5、進行光速計算。看起來只需要將兩座山之間的距離*2/時間差，就能得到光速

圖示：1638年8月11號夜，伽利略進行了人類首次光速測試實驗

實驗毫無疑問的失敗了，因為光速實在太快了，遠超過人類的反應速度。結果就是，只要扣除人類的反應時間，伽利略發現真實時間差近乎為零，因此他沒有依據這個簡陋的實驗給出光速的估值。此後，伽利略就放棄了測量光速這事兒。

• 第一個測出有價值光速的人是奧勒·羅默：1676年12月7日

丹麥天文學家奧勒·羅默是第一個真正測出有價值光速的人。在他成功之前，當時的物理學界認為光要麼太快而無法測量，要麼可能具有無限速度！羅默巧妙地利用了天文現象來進行光速測量，他想到了通過利用木星月亮的日食來測量光速，而木星的月亮還是伽利略發現的，但伽利略沒有意識到可以利用木星的月亮來測量光速！

圖示：木星有四個衛星是在地球上用天文望遠鏡就能觀察到的，其中最內圈的衛星IO的軌道週期時間最短，大約只有1.769天（42小時27分21秒），在每年1月份進行觀測時，這個時間是非常準確的，這個時候木星在天空中的位置最高，最容易進行觀測。

隨著天文觀測手段的進步，後來天文學家開始在別的季節觀察木星，這時候他們發現木星衛星的軌道時間似乎在發生著變化，不再是42小時27分21秒旋轉一圈，軌道時間似乎在延長，而且呈現規律性變化，從1月到7月軌道時間延長，從7月到1月軌道時間縮短。該如何解釋這種現象呢？不僅IO是這樣變化，其它木星衛星都這樣規律的發生著變化。

圖示：木星的衛星規律性地消失又出現

天文學家羅默首先想到了正確解釋，那就是之所以會出現這樣的變化有兩個原因：

1、首先光速是有限而不是無限的

2、地球相對於木星的距離在不斷地發生著變化，1月時候地木距離近，7月時候地木距離長。其間大概差兩個地日距離，見下圖

圖示：這意味著只要估算出地日距離，就能大致計算出光速

因此羅默依據當時粗糙的地日距離的估算值給出了光速的第一個具有參考意義的估值，大約每秒鐘20萬公里，在羅默的基礎上，

圖示：2016年12月7號，紀念光速測定340週年。

• 第一個最準確的光速測定：1849年3月18日

法國物理學家阿爾芒·斐索（Armand Fizeau）決定重複伽利略的方法，因為他想到了一個非常聰明而巧妙的主意，可以間接得到極短的時間間隔，這樣就可以直接在地球上測量光速，不需要依賴天文學，因為各種天文距離的估算精度要想提高是很難的，利用這些天文距離來進行光速的估算必然帶來很高的誤差。

費索同樣選擇了兩個山頂，這兩個山頂相距五英里（大約8.863公里），他沒有把一個人類助手放在那座山上，而是在那裡放了一面鏡子，讓光從第二個山頂上反射回來，然後通過另一面鏡子讓菲索看到這束反射回來的光。從閃光發出的那一刻到它返回的那一刻的時間差，就是光飛馳而過十英里所需要的確切時間，現在我們很容易地知道，這對光來說只需要短短的1秒/18,000。菲索也沒辦法直接測量這麼短的時間，但他想到了一個絕妙的主意。

他用一個齒輪擋在光束前面，光束只能通過齒輪的間隙，才能射出或者才能返回到他的眼中，當齒輪靜止時，如果一束光穿過了齒輪的間隙後，那它就會飛到五英里外山頂上的鏡子前，被鏡子反射回來，然後又飛回菲索，這時候縫隙仍然存在，於是斐索就能看到光。現在讓齒輪開始轉動，當齒輪轉速很慢時，你還能繼續看到光，直到齒輪轉速快到剛好讓反射回來的光，射到齒輪的齒上，這時候有光從縫隙射出去，但反射的光卻被阻擋住！此時進一步提高齒輪轉速，實現出射光從上一個齒輪的間隙射出，反射光恰好從齒輪的下一個間隙返回。那麼你就能通過計算齒輪旋轉一個齒需要的時間計算出一個極短的時間值，這樣你就能算出光速了。當然你需要一個能高速旋轉的齒輪，還需要能知道齒輪的相對精確的轉速，比如每秒鐘轉幾圈。

圖示：光源使用的是蠟燭，為了讓光來回反射後還能被肉眼看到，這套系統還需要使用透鏡來匯聚光，如果現在重複斐索的實驗，只需要使用激光筆就行了。

斐索據此算出人類史上第一個靠譜的光速：每秒鐘196,000英里，換算為公制則為315,431.424 公里/秒，這比現在的約30萬公里/秒的速度快了一些，這誤差來自於測量兩個山頭的距離，以及齒輪的轉速究竟是多少。

• 第一個室內測量光速的方法：旋轉鏡法

斐索的實驗得到了另一位法國科學家讓·伯納德·里昂·福柯的幫助。在斐索成功之後，福柯改良了斐索的實驗，福柯不使用齒輪，也不到室外的山頭上去做實驗，他直接使用兩面鏡子來測試光速，首先光射到第一面鏡子上，這面鏡子可以高速旋轉，如果鏡子的角度合適，那光就會被反射到第二塊鏡子上，然後第二塊鏡子又把光再次反射回第一面鏡子，如果鏡子的轉速合適，第一面鏡子會將光又反射到觀察者所在的位置，這同樣能確定光速，而且不需要跑到室外去做實驗。由於能以更精確的方式旋轉鏡子，福柯測量到的光速為298000公里/秒，已經非常接近現代值了光在空氣中的速度大約為299700km/s。

福柯用他的這套設備做出的最重要的成就不僅是在室內測量出更精確的光速，而且他還用這套設備測量光在不同介質中運行的速度，比如他發現光在水中的速度被極大的減速，只有空氣中速度的3/4，這個發現在當時被認為是徹底推翻牛頓光的微粒說的關鍵證據！

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至於電，當人們後來明白光就是一種電磁波的時候，所有的電磁波在真空中的速度都按同樣的速度前進，電磁波在空間中不斷髮生電場-磁場的轉換，因此這也意味著電場的傳播速度是光速，當然必須注意，電線中電子的實際運動速度不是光速，不過這已經是另一個話題了。

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光速的測量是一個技術活，構思精巧。在兩百多年前，一個接近於現代光束值的測量光速方法，是從天文現象中推出來的，也就是木星的衛星，從他們的運動規律中推導出來的，由於那時候天文距離也不精確，所以得到的光速值誤差非常大，大概每秒20萬公里左右吧，就這也非常巨大了。因為再往前，據說伽利略和他的弟子，在大概400年前，他們站在相距幾公里的兩個山頭之間，也做過光的測量實驗，那時候條件更差，他們沒有得到任何結果。隨著科學技術的發展，100多年前，邁克爾遜用現代方法，求得了當代最有價值的光速值，差20多公里，就到每秒30萬公里了。我們現在乘飛機飛到歐洲一萬公里，得用十多個小時，但是光速這個值沿地球赤道，一秒鐘可繞七圈半，地球赤道一圈四萬多公里，可見這個值多麼巨大。另外一秒鐘多點點，就可以飛到月球上面，月地距離38萬公里，但是太陽光要飛到地球上，就要用八分多鐘，可見太陽多麼遙遠。關於電的測量，不知道你說的是導線裡的電還是閃電或電滋波的電？導線裡的電測速，沒聽說過，但推論也是光速，後兩種情況，本來就是光，所以也是光速。

有，思想，望遠鏡。。。遠比光速快幾百倍。。

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