此间流沙

19世纪末迈克尔逊-莫雷实验并没有如大家所预想的那样，证明宇宙中以太的存在。这变成了开尔文口中经典物理学大厦天口中的漂浮的一朵乌云，正在大多数科学家试图从实验误差中找原因的时候，爱因斯坦横空出世在1905年提出狭义相对论，认为以太不存在，并且是光速不变的。因此是光速不变这是一种理论上的限制，并非是人类技术上达不到。

爱因斯坦关于不能超光速最准确的描述如下：

1. 有静止质量的物体永远达不到光速，理论上只能无限接近于光速，光子没有静止质量可以为光速；
   
2. 信息的传递速度不能超光速，只能等于光速，例如现代的各种通信极限就是光速。
   

而宇宙中目前公认的两个超光速现象，一个是宇宙的膨胀速度超光速，一个是量子纠缠的速度超光速。但是这两个超光速第一个膨胀的是空间，并非是物质。第二个量子纠缠并不能传递信息，所谓的量子通信实际上是一种密保。

光速的测量历史-并非是大家想象中那么简单

现在我们知道真空中光速大约为30万公里每秒，这个速度可以一秒钟绕地球七圈半，到月球也仅仅一秒钟多一点。可想而知测量它是有多难，但是这些都难不住前辈科学家们的智慧。

1.伽利略光速测量

简单来理解这个过程，伽利略找了两座相聚很远但是可以相互望见的高山。同时找了三个助手两两一组，各准备一个改造好的煤油灯，上边带着滑盖可以上下滑动遮挡光源。具体过程如下，A座山上的人打开光源、B座山上的人看见光源迅速也打开光源、之后A座山上的人看到B光源关闭自己的光源。就这样机械地重复着动作，最后记录好时间。用距离除时间直接得到光的速度。
但是结果我们可想而知，由于误差很大，人为因素影响下结果相差甚远，但是伽利略的这次行动敲响了光速测量号角。

最成功的光速测量方法

这个测量办法是由法国物理学家菲索想出来的，当齿轮不转动的时候，光线射出从镜子反射回来再通过原来的齿轮缝隙射入到我们眼睛。当快速转动齿轮的时候，有一种情况那就是光线从该齿轮缝隙射入，再次返回的时候正好齿轮转了整圈，光线依旧从该缝隙返回。所以接下来要做的就是不断的加大齿轮数和齿轮与镜子的距离。

最终菲索当把齿数增加到720，光源距镜子的距离达8公里之遥，齿轮的转数达到12.67转每秒，最终测出了光的速度为31.5万公里每秒。这个误差已经是非常的小了接近真实值。

而后来随着电磁学的发展麦克斯韦预言了电磁波的存在，震荡的电场产生震荡的磁场，震荡的磁场产生震荡的电场，最后一点点传播下去。电磁波的速度等于频率乘以波长，最终计算出了电磁波的速度30万公里每秒，这个数值引起大家注意因为跟测量的光速31.5万公里每秒非常近似。最终科学家发现光就是电磁波的一种，光速测量至此为止，因为是可以计算出来了。

科学黑洞

我们知道，光速是宇宙物质世界中最快的速度，没有任何物质或粒子能超过的速度，在1983年国际上已确定为“2.99792458×10⁸米/秒”。

光速这么快，科学家是怎么测得？

一、1607年，伽利略最早提出了测量光速，他让两个人各拿一盏灯分别站在相距较远的山头上。当其中一个A打开的灯光到达另一个实验者B时，B立即打开灯光，A就记下从打开灯到看到B灯光的时间。伽利略设定的公式是：c=2s/t（c是光速，s是距离，t是时间）。但伽利略这方法误差太大，后来没有成功。

二、光速得到突破的测量方法是1849年斐索的旋转齿轮法。他用齿轮定期遮挡光线的方法自动记录光速。如图所示：
从光源s发出广经过聚透镜折射到半镀银镜子上，然后广再次返回，如果来回的时间与齿轮旋转一齿的时间相等，那观察者就能头过半透明镜看到光，齿轮旋转太快或太慢都看不到光。这个齿轮有720个齿，12.67次/秒，光第一次被遮挡的时间光的路程有8633米。他首次测得光速c=2×8633×18244=3.153×10⁸m/s。

1862年，莱昂.傅科在斐索的旋转齿轮法基础上改进为旋转镜法测量到光在空气中的速度是c=（2.99910±0.0005）×10⁸m/s。

阿尔伯特.迈克尔孙在1926年综合了旋转齿轮法和旋转镜法，改良为旋转棱镜法，推算光在真空中速度时，应该用空气群速折射率而非空气相速折射率。后来他测得光速为c=（2.99798±0.00004）×10⁸米/秒。

随着科技的飞速发展，测量光速也更精确，终于在1983年的国际计量大会上决定光在真空中的速度c=299792458m/s。

弄潮科学

首先，运动速度的大小是相对的，不是绝对的！因此，就算光速也不应该是绝对的，也应该是相对的。如：在玻璃中传递的光速约为20万千米/秒，当玻璃运动时，则光的运动速度就应该与玻璃的运动速度相叠加；又如：在地表大气层内的光速约为真空中的99.98%，如果以每秒85千米以上的速度朝大气层内的光源运动时，测量到的光速就会高于真空中的光速！只是目前人类还没有能力达到如此高的速度而已。但在真空中，以一定速度朝光源运动时，就会得到高于相对光源静止时的光速！也就是说：实现超光速并非不可能！

其次，目前大多人都接受爱因斯坦的观点，认为光速恒定且不可超越的原因是：光速本身的确十分快，以至于目前科技水平仍难以准确地区分不同光源产生的光的速度到底是否存在差异。然而，实际上，光速不可能恒定。因为运动是相对的，即使是在真空中， 在相对光源静止的参照系中，光相对光源速度恒定。但在相对光源运动的参照系中，光速就不可能恒定！目前实际观测结果表明：朝光源运动时，光的频率会升高（蓝移）；而远离光源运动时，光的频率会降低（红移），而速度＝频率*波长。因此，当在相对光源运动的参照系中的、位于光源前和后方两个不同位置同时测量光速时，则因该参照系中的波长必须为定值（无论是长于或短于相对光源静止的参照系的波长），也就是位于光源前后两个观测点上测量到的波长应该相等，但频率不相等。因此，两处测量到的光速就不可能相等！就算按相对论对时间和尺规进行相应的转换，最多只能保证其中一处的光速等于相对光源静止参照系中的光速，而另一处是不可能与其相等的！

再者，如果考察两组光束在大气层内的相对运动速度的话，就会更加好理解光速不可能恒定了：一组是两束相差1秒同向运动的光束，其间距始终为约30万公里，不会随时间变化！因此，无论在哪个参照系中来计算其相对运动速度均应该为0！另一组是两束同时朝相反方向运动的光束，其间距随时间的变化规律为2倍大气层内的光速。就算我们将随大气层内光速运动的参照系中的时间和尺规改变，以保证其相对运动速度为一倍大气层内的光速来满足光速不变假设。但同时会导致光源相对光束的速度小于光速。因为光源与另一个方向的光束间的距离也在随时间变化，并不在同一空间位置上。因此，若另一束光为光速，则光源就会是光速的一半！

综上所述，光速不可能是恒定的，也不是不能被超越的！

有兴趣了解详细过程的朋友可参阅本人的以下文章

彭晓韬

真空中光速定义值：299792458m/s

光速计算值为（299792500±100）m/s

一般情况下，要测量一个运动的物体的速度，只需要知道它通过一段距离的时间，距离/时间就可以得到这个运动物体的平均速度。然而对于光速这么快的速度，也通过这样的方法来计算得到吗？我们来看看历史上那些测量过光速的科学家是通过什么高大上的手段来测量的吧。

罗默的卫星蚀法

要测量光速这么快的速度，要通过距离/时间的方法计算出的话，怎么也需要一个很大的空间才行，所以在天文学领域，广阔的宇宙空间给测量光速提供了一个足够的空间。

来自丹麦的天文学家罗默就在1676年利用木星卫星的星蚀时间变化证实了光速是一个定值，并首先测量了光速。他发现木星的卫星蚀（跟月蚀现象差不多的天文现象）现象按固定周期发生，要知道，任何周期性的变化过程都可以当成时钟。罗默观察到，连续两次木星卫星蚀的时间间隔，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星的长。也就是说，光从木星出发，当地球远离木星是，光要追上地球，所以在地面观察得到的这个时间间隔要长一些，而迎向木星运动时，就要短一些。得到这个时间间隔（约15秒），再加上木卫的公转周期、地球的公转轨道速度、地球的轨道直径等数据得出光速为214300km/s，与现在公认的值偏差大，是因为当时的地球轨道半径值是一个近似值，在地球公转轨道半径值被精确测量后，再用这个方法计算出光速为299840±60km/s。

伽利略测定光速

如果离开广阔的宇宙，而在地面就想测量出光速，那就需要人为的去设计一些巧妙的方法，因为光速很大，也就需要设计一个如何准确测量很长的距离和很短的时间。伽利略提出一个测量方法，就是AB两人，一人拿一个可以开关的灯，当A打开灯后，B看到A的灯亮起就立马打开灯，A也就看到B的灯亮起。A可以记录这个过程的时间，再用距离/时间来算出光速大小。但是考虑到人的反应时间，而光速很大，这个方法并不成功，如果将B这个人换成反光镜可能效果会好一点。虽然伽利略的这种方法当时并没有成功，但是这种测量原理确一直保持到现在，主要是信号的接收和时间的测量，要有可靠且精确的方法。

1849年索菲的旋转齿轮法

索菲是第一个不靠天文望远镜，靠实验装置测出光速的人。

原理很简单，如图，当齿轮（不反光）不转时并且光可以齿缝隙透过，再到反射镜被反射回去，再经过齿轮缝隙到达半透明镜（只能观察到反射回来的光），这个时候人眼可以观测到连续的光。当次轮开始转动，齿轮的齿可以遮挡住光，于是观察者会看到闪烁的光，转动的速度越快，闪烁也就越快。当齿轮转动速度达到某一个值时，观察者将第一次看不到光，出现这中情况是光从齿轮

因为齿轮本身给实验结果带来偏差，后来有其他科学家用其他装置代替齿轮，有了在此基础改良的旋转镜法，旋转棱镜法等都更加精确的测量出了光速大小。

无论是索菲的旋转齿轮法，还是旋转镜法，旋转棱镜法都需要很大的空间，在实验室里一般都会受到空间的约束，现代科学技术的发展，使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量。

微波谐振腔法

后来的一些实验证明，光是一种电磁波，电磁波拥有波长和频率这两种物理性质并且两者间有v=fλ这样的关系。1950年的科学家埃森，通过将微波输入圆柱形的谐振腔中发现微波波长与谐振腔的直径有πD=2404825λ这样的关系，D为直径。而微波的频率用逐级差频法测定。这样测量的光速结果为299792.5±1km/s。

当然还有很多精确的测量方法，精确度也很高，比如激光测速法，其精度可达10^-9。1975年第十五届国际计量大会的决议，现代真空中光速的准确值是：c=299792.458km/s。

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三土和阿柳

人类也看不见原子，不一样能测出原子的重量和大小。😊测量光速的办法很多，说一个你容易理解的：你往月球上发一束激光，测一下激光反射回来的时间，然后用月地之间的距离一除，就能算出光速了。

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等离子体随着温度的提升，发出来的光线颜色会发生变化，这是一种蓝移现象，证明了光在高温等离子体中的传播速度，远远大于在空气中的传播速度。

判断相对论的正确与否，用中国的俗语：解铃还须系铃人，要从迈克尔逊莫雷实验入手。要怎么用经典理论来解释迈克尔逊莫雷实验结果呢？光有波粒二象性，就分别用波动性和粒子性来分析迈克尔逊莫雷实验，看看经典理论能不能解释迈克尔逊莫雷实验结果吧！

一、用超声波来做迈克尔逊莫雷实验，超声波具有束射性，频率越高束射性越好，超声波具有折射能力，所以用超声波进行迈克尔逊莫雷实验是没问题的。根据声波的传播速度只与介质的温度密度等物理状态有关，不用做实验都能知道波在实验装置中处处的速率是相同的，传播到测试点的速度当然也是相同的。实验结果是声波的传播速度是不会受到地球运动速度影响的，实验的结果用经典理论就能解释，哪有尺缩效应啊！哪有声速不变原理啊！哪有声音传播不需要介质呢！如果有，就应该能推论出声速相对论。

二、用钢珠等高弹性圆球，来做迈克尔逊莫雷实验，把迈克尔逊莫雷实验装置中分光的玻璃镜片换成中心有个小洞的斜置钢板，把光源换成等速的钢珠发射装置，把反射镜换成反弹钢板。1、开启斜置钢板的小洞，发射钢珠，让钢珠通过斜置钢板的小洞，相当于光子的折射，当钢珠射到反弹钢板反弹时，关闭斜置钢板的小洞，钢珠射到斜置钢板弹射到测试点，如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。2、关闭斜置钢板的小洞，发射钢珠，钢珠射到斜置钢板后，向反弹钢板弹射，相当于光子的反射，当钢珠射到反弹钢板反弹时，打开斜置钢板的小洞，让钢珠通过小洞射向测试点，如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。实验结果钢珠的运动速度不会受到地球的运动速度影响，实验结果用经典理论就能解释了，哪有尺缩效应啊！哪有钢珠运动速度不变原理啊！如果有，就应该能推论出物体运动速度相对论。

用波动理论和牛顿运动定律，都能证明迈克尔逊莫雷实验结果是符合经典理论的，实验结果用经典理论就能解释了，爱因斯坦的非经典理论是不符合实际，没有依据的。

關鍵字: 科学 光速 口中