「新浪科技综合」撼动时空的速度新浪科技综合2020-08-06 16:32:080阅( 二 )
3年后 ， 伽利略也向这项任务发起了挑战 。 这位蓄着古怪胡子的天才站在一 个山顶上 ， 他让助手拿着一盏灯 ， 站在约1.6千米以外的另一个山顶上 。 伽利略打开手中的灯 ， 当助手看到他的灯光时 ， 立即打开自己的灯 。 然后 ， 伽利略记录下他看到助手做出“回应”所需要的时间 。 通过测量时间和两灯之间的距离 ， 便可以确定光速 。
事实上 ， 光在两个山顶之间往返的时间大约为二十万分之一秒 。 伽利略啊 ， 你自求多福吧 。 他总结道：“即便不是瞬时的 ， （光的）速度也是极其快的 。 ”最后他断定 ， 光的传播速度至少比声音快了10倍 。 （其实是近100万倍 ， 因为声音在1秒钟内传播的距离大约只有340米 。 ）
丹麦天文学家奥勒·罗默（Ole R?mer）最终得到了第一台还算过得去的光速测量仪器——这回总算是不用上山跋涉了 。 1675年 ， 31岁的他解释了为什么每当地球朝着木星运动 ， 木星的4颗巨型卫星都仿佛在其轨道上莫名地加速的现象 。 他认为这是合理的 ， 因为在此时 ， 木星和地球之间的距离比之前更近 ， 木星卫星的光到达我们眼睛所花的时间变短 ， 所以我们觉得它们在木星周围运动得更快了 ， 那画风就像快放的卓别林电影 。 可惜罗默不知道地球和木星之间的精确距离 ， 尽管如此 ， 他计算出的光速误差仍在25%以内 。
我们现在用来测定光速的仪器最早是由法国科学家莱昂·傅科（Léon Foucault）在19世纪中叶发明的 。 它的工作原理是先将光束打在一面快速旋转的镜子上 ， 让它反射到远处固定的镜子 ， 然后再反射回来 。 在光传播的过程中 ， 旋转的镜面会略微改变它的角度 ， 使得最终反射回来的光产生些许位置的变化 。 已知镜子的转速（傅科的镜子转速为每秒500转）以及各个镜子之间的距离 ， 再加上从光学检测设备的分度尺上读取的光路偏移量 ， 就可以确定光速 ， 结果可以精确到百万分之一 。 我也亲自测量过 ， 现在的科研人员基本上都做过这个实验 。
光速确实超级快 ， 但是我们已经知道了它的具体数值 ， 它并非大得没边儿 。 要是此时此刻 ， 古希腊人也能与我们分享这个小小的奇迹就好了——我们测出了宇宙中的极限速度！
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图1/2在太阳系诸行星中 ， 木星周围的辐射水平最高 。 奇怪的是 ， 一年中有一半的时间 ，它的4颗卫星在其轨道上的运行速度看起来比另外半年要快 。 1675年 ， 丹麦天文学家奥勒·罗 默利用这一特殊现象 ， 在一定的精度范围内确定了光速 。 | 图源：美国国家航空航天局/喷 气推进实验室
我们将光速引入现代技术和科学实验 ， 从中得到了不少新的发现 。 例如 ， 一些大学的研究项目向阿波罗宇航员在月球留下的三面反射镜发射激光 ， 人们发现 ， 反射回来的光总有2.5秒左右的延迟 。 精确的测量结果还能让我们计算出月球与地球之间距离的变化 ， 而且误差不超过2.5厘米 。 实验结果表明 ， 月球正在以每年3.8厘米的速度不断远离我们 。
想象自己骑在一个光子上吧 。 借着光速 ， 我们在1秒钟里就可以绕地球转上8圈 。 只要1个小时 ， 我们就能到达木星 。 但是要想前往最近的恒星（比邻星） ， 我们还需要骑着光子跑上4.3年 。 唉——要是想去最近的螺旋星系 ， 我们必须乘着光速前进250万年 。
时间缩短了又会怎么样呢？如果我们以光速行走千分之一秒会怎样？那我们就从纽约来到了华盛顿 。 以光速行走百万分之一秒 ， 我们就可以穿过3个足球场 。 以光速行走十亿分之一秒 ， 我们就前行了30厘米 。
这些数据很有意思 ， 它们说明在观察距离你一两米开外的物体时 ， 你看到 的其实是它们十亿分之几秒之前的样子 。 例如 ， 当你观察坐在房间另一头（6米之外）的一个朋友时 ， 看到的并不是她此时此刻的样子 ， 而是她在亿分之二秒之前的状态 。
【「新浪科技综合」撼动时空的速度新浪科技综合2020-08-06 16:32:080阅】因为图像或者信息传递的速度不能超越光速 ， 所以我们永远也无法获知宇宙中各个地方的最新情报 。 事实上 ， 我们一般也不会做出这方面的尝试 。 相反 ， 我们把“信息到达人眼的瞬间”定义为“现在” 。 我们会说：“看看木星和土星在夜空中擦身而过的画面吧！”而不会特地补充一句：“看看我们刚刚接收到的它们1小时前擦身而过的画面 。 ”
如果看得更远的话 ， 我们眼中的事物和实际情况间的差距会更大 。 当我们 能看到138亿光年之外的地方时 ， 我们就差不多看到了宇宙诞生之初的画面 。 那里是可观察到的现实的边界 ， 在这个边界之外 ， 我们什么都看不见 ， 什么也没法知道 。
这个极限速度是无法突破的 。 我们观察涡状星系中的恒星时 ， 只能看到它 们3500万年前的样子 ， 没有办法了解它们当前的状态 。 如果此刻涡状星系中有外星人在用超级望远镜观察我们 ， 那么它们是看不到人类社会的 ， 因为直到3300万年前 ， 地球上才出现人类 。 用不可见光来进行探测也无济于事 。 无线电和电视信号 ， 还有探测人体温度的红外线都会面临同样的限制 ， 因为它们也是以光速传播的 。 正因如此 ， 当下没有任何技术或者手段能让我们提前接收外星文明发来的激光或者无线电信号 。
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