此間流沙

19世紀末邁克爾遜-莫雷實驗並沒有如大家所預想的那樣，證明宇宙中以太的存在。這變成了開爾文口中經典物理學大廈天口中的漂浮的一朵烏雲，正在大多數科學家試圖從實驗誤差中找原因的時候，愛因斯坦橫空出世在1905年提出狹義相對論，認為以太不存在，並且是光速不變的。因此是光速不變這是一種理論上的限制，並非是人類技術上達不到。

愛因斯坦關於不能超光速最準確的描述如下：

1. 有靜止質量的物體永遠達不到光速，理論上只能無限接近於光速，光子沒有靜止質量可以為光速；
   
2. 信息的傳遞速度不能超光速，只能等於光速，例如現代的各種通信極限就是光速。
   

而宇宙中目前公認的兩個超光速現象，一個是宇宙的膨脹速度超光速，一個是量子糾纏的速度超光速。但是這兩個超光速第一個膨脹的是空間，並非是物質。第二個量子糾纏並不能傳遞信息，所謂的量子通信實際上是一種密保。

光速的測量歷史-並非是大家想象中那麼簡單

現在我們知道真空中光速大約為30萬公里每秒，這個速度可以一秒鐘繞地球七圈半，到月球也僅僅一秒鐘多一點。可想而知測量它是有多難，但是這些都難不住前輩科學家們的智慧。

1.伽利略光速測量

簡單來理解這個過程，伽利略找了兩座相聚很遠但是可以相互望見的高山。同時找了三個助手兩兩一組，各準備一個改造好的煤油燈，上邊帶著滑蓋可以上下滑動遮擋光源。具體過程如下，A座山上的人打開光源、B座山上的人看見光源迅速也打開光源、之後A座山上的人看到B光源關閉自己的光源。就這樣機械地重複著動作，最後記錄好時間。用距離除時間直接得到光的速度。
但是結果我們可想而知，由於誤差很大，人為因素影響下結果相差甚遠，但是伽利略的這次行動敲響了光速測量號角。

最成功的光速測量方法

這個測量辦法是由法國物理學家菲索想出來的，當齒輪不轉動的時候，光線射出從鏡子反射回來再通過原來的齒輪縫隙射入到我們眼睛。當快速轉動齒輪的時候，有一種情況那就是光線從該齒輪縫隙射入，再次返回的時候正好齒輪轉了整圈，光線依舊從該縫隙返回。所以接下來要做的就是不斷的加大齒輪數和齒輪與鏡子的距離。

最終菲索當把齒數增加到720，光源距鏡子的距離達8公里之遙，齒輪的轉數達到12.67轉每秒，最終測出了光的速度為31.5萬公里每秒。這個誤差已經是非常的小了接近真實值。

而後來隨著電磁學的發展麥克斯韋預言了電磁波的存在，震盪的電場產生震盪的磁場，震盪的磁場產生震盪的電場，最後一點點傳播下去。電磁波的速度等於頻率乘以波長，最終計算出了電磁波的速度30萬公里每秒，這個數值引起大家注意因為跟測量的光速31.5萬公里每秒非常近似。最終科學家發現光就是電磁波的一種，光速測量至此為止，因為是可以計算出來了。

科學黑洞

我們知道，光速是宇宙物質世界中最快的速度，沒有任何物質或粒子能超過的速度，在1983年國際上已確定為“2.99792458×10⁸米/秒”。

光速這麼快，科學家是怎麼測得？

一、1607年，伽利略最早提出了測量光速，他讓兩個人各拿一盞燈分別站在相距較遠的山頭上。當其中一個A打開的燈光到達另一個實驗者B時，B立即打開燈光，A就記下從打開燈到看到B燈光的時間。伽利略設定的公式是：c=2s/t（c是光速，s是距離，t是時間）。但伽利略這方法誤差太大，後來沒有成功。

二、光速得到突破的測量方法是1849年斐索的旋轉齒輪法。他用齒輪定期遮擋光線的方法自動記錄光速。如圖所示：
從光源s發出廣經過聚透鏡折射到半鍍銀鏡子上，然後廣再次返回，如果來回的時間與齒輪旋轉一齒的時間相等，那觀察者就能頭過半透明鏡看到光，齒輪旋轉太快或太慢都看不到光。這個齒輪有720個齒，12.67次/秒，光第一次被遮擋的時間光的路程有8633米。他首次測得光速c=2×8633×18244=3.153×10⁸m/s。

1862年，萊昂.傅科在斐索的旋轉齒輪法基礎上改進為旋轉鏡法測量到光在空氣中的速度是c=（2.99910±0.0005）×10⁸m/s。

阿爾伯特.邁克爾孫在1926年綜合了旋轉齒輪法和旋轉鏡法，改良為旋轉稜鏡法，推算光在真空中速度時，應該用空氣群速折射率而非空氣相速折射率。後來他測得光速為c=（2.99798±0.00004）×10⁸米/秒。

隨著科技的飛速發展，測量光速也更精確，終於在1983年的國際計量大會上決定光在真空中的速度c=299792458m/s。

弄潮科學

首先，運動速度的大小是相對的，不是絕對的！因此，就算光速也不應該是絕對的，也應該是相對的。如：在玻璃中傳遞的光速約為20萬千米/秒，當玻璃運動時，則光的運動速度就應該與玻璃的運動速度相疊加；又如：在地表大氣層內的光速約為真空中的99.98%，如果以每秒85千米以上的速度朝大氣層內的光源運動時，測量到的光速就會高於真空中的光速！只是目前人類還沒有能力達到如此高的速度而已。但在真空中，以一定速度朝光源運動時，就會得到高於相對光源靜止時的光速！也就是說：實現超光速並非不可能！

其次，目前大多人都接受愛因斯坦的觀點，認為光速恆定且不可超越的原因是：光速本身的確十分快，以至於目前科技水平仍難以準確地區分不同光源產生的光的速度到底是否存在差異。然而，實際上，光速不可能恆定。因為運動是相對的，即使是在真空中， 在相對光源靜止的參照系中，光相對光源速度恆定。但在相對光源運動的參照系中，光速就不可能恆定！目前實際觀測結果表明：朝光源運動時，光的頻率會升高（藍移）；而遠離光源運動時，光的頻率會降低（紅移），而速度＝頻率*波長。因此，當在相對光源運動的參照系中的、位於光源前和後方兩個不同位置同時測量光速時，則因該參照系中的波長必須為定值（無論是長於或短於相對光源靜止的參照系的波長），也就是位於光源前後兩個觀測點上測量到的波長應該相等，但頻率不相等。因此，兩處測量到的光速就不可能相等！就算按相對論對時間和尺規進行相應的轉換，最多隻能保證其中一處的光速等於相對光源靜止參照系中的光速，而另一處是不可能與其相等的！

再者，如果考察兩組光束在大氣層內的相對運動速度的話，就會更加好理解光速不可能恆定了：一組是兩束相差1秒同向運動的光束，其間距始終為約30萬公里，不會隨時間變化！因此，無論在哪個參照系中來計算其相對運動速度均應該為0！另一組是兩束同時朝相反方向運動的光束，其間距隨時間的變化規律為2倍大氣層內的光速。就算我們將隨大氣層內光速運動的參照系中的時間和尺規改變，以保證其相對運動速度為一倍大氣層內的光速來滿足光速不變假設。但同時會導致光源相對光束的速度小於光速。因為光源與另一個方向的光束間的距離也在隨時間變化，並不在同一空間位置上。因此，若另一束光為光速，則光源就會是光速的一半！

綜上所述，光速不可能是恆定的，也不是不能被超越的！

有興趣瞭解詳細過程的朋友可參閱本人的以下文章

彭曉韜

真空中光速定義值：299792458m/s

光速計算值為（299792500±100）m/s

一般情況下，要測量一個運動的物體的速度，只需要知道它通過一段距離的時間，距離/時間就可以得到這個運動物體的平均速度。然而對於光速這麼快的速度，也通過這樣的方法來計算得到嗎？我們來看看歷史上那些測量過光速的科學家是通過什麼高大上的手段來測量的吧。

羅默的衛星蝕法

要測量光速這麼快的速度，要通過距離/時間的方法計算出的話，怎麼也需要一個很大的空間才行，所以在天文學領域，廣闊的宇宙空間給測量光速提供了一個足夠的空間。

來自丹麥的天文學家羅默就在1676年利用木星衛星的星蝕時間變化證實了光速是一個定值，並首先測量了光速。他發現木星的衛星蝕（跟月蝕現象差不多的天文現象）現象按固定週期發生，要知道，任何週期性的變化過程都可以當成時鐘。羅默觀察到，連續兩次木星衛星蝕的時間間隔，當地球背離木星運動時，要比地球迎向木星的長。也就是說，光從木星出發，當地球遠離木星是，光要追上地球，所以在地面觀察得到的這個時間間隔要長一些，而迎向木星運動時，就要短一些。得到這個時間間隔（約15秒），再加上木衛的公轉週期、地球的公轉軌道速度、地球的軌道直徑等數據得出光速為214300km/s，與現在公認的值偏差大，是因為當時的地球軌道半徑值是一個近似值，在地球公轉軌道半徑值被精確測量後，再用這個方法計算出光速為299840±60km/s。

伽利略測定光速

如果離開廣闊的宇宙，而在地面就想測量出光速，那就需要人為的去設計一些巧妙的方法，因為光速很大，也就需要設計一個如何準確測量很長的距離和很短的時間。伽利略提出一個測量方法，就是AB兩人，一人拿一個可以開關的燈，當A打開燈後，B看到A的燈亮起就立馬打開燈，A也就看到B的燈亮起。A可以記錄這個過程的時間，再用距離/時間來算出光速大小。但是考慮到人的反應時間，而光速很大，這個方法並不成功，如果將B這個人換成反光鏡可能效果會好一點。雖然伽利略的這種方法當時並沒有成功，但是這種測量原理確一直保持到現在，主要是信號的接收和時間的測量，要有可靠且精確的方法。

1849年索菲的旋轉齒輪法

索菲是第一個不靠天文望遠鏡，靠實驗裝置測出光速的人。

原理很簡單，如圖，當齒輪（不反光）不轉時並且光可以齒縫隙透過，再到反射鏡被反射回去，再經過齒輪縫隙到達半透明鏡（只能觀察到反射回來的光），這個時候人眼可以觀測到連續的光。當次輪開始轉動，齒輪的齒可以遮擋住光，於是觀察者會看到閃爍的光，轉動的速度越快，閃爍也就越快。當齒輪轉動速度達到某一個值時，觀察者將第一次看不到光，出現這中情況是光從齒輪

因為齒輪本身給實驗結果帶來偏差，後來有其他科學家用其他裝置代替齒輪，有了在此基礎改良的旋轉鏡法，旋轉稜鏡法等都更加精確的測量出了光速大小。

無論是索菲的旋轉齒輪法，還是旋轉鏡法，旋轉稜鏡法都需要很大的空間，在實驗室裡一般都會受到空間的約束，現代科學技術的發展，使人們可以使用更小更精確地實驗儀器在實驗室中進行光速的測量。

微波諧振腔法

後來的一些實驗證明，光是一種電磁波，電磁波擁有波長和頻率這兩種物理性質並且兩者間有v=fλ這樣的關係。1950年的科學家埃森，通過將微波輸入圓柱形的諧振腔中發現微波波長與諧振腔的直徑有πD=2404825λ這樣的關係，D為直徑。而微波的頻率用逐級差頻法測定。這樣測量的光速結果為299792.5±1km/s。

當然還有很多精確的測量方法，精確度也很高，比如激光測速法，其精度可達10^-9。1975年第十五屆國際計量大會的決議，現代真空中光速的準確值是：c=299792.458km/s。

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三土和阿柳

人類也看不見原子，不一樣能測出原子的重量和大小。😊測量光速的辦法很多，說一個你容易理解的：你往月球上發一束激光，測一下激光反射回來的時間，然後用月地之間的距離一除，就能算出光速了。

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等離子體隨著溫度的提升，發出來的光線顏色會發生變化，這是一種藍移現象，證明了光在高溫等離子體中的傳播速度，遠遠大於在空氣中的傳播速度。

判斷相對論的正確與否，用中國的俗語：解鈴還須繫鈴人，要從邁克爾遜莫雷實驗入手。要怎麼用經典理論來解釋邁克爾遜莫雷實驗結果呢？光有波粒二象性，就分別用波動性和粒子性來分析邁克爾遜莫雷實驗，看看經典理論能不能解釋邁克爾遜莫雷實驗結果吧！

一、用超聲波來做邁克爾遜莫雷實驗，超聲波具有束射性，頻率越高束射性越好，超聲波具有折射能力，所以用超聲波進行邁克爾遜莫雷實驗是沒問題的。根據聲波的傳播速度只與介質的溫度密度等物理狀態有關，不用做實驗都能知道波在實驗裝置中處處的速率是相同的，傳播到測試點的速度當然也是相同的。實驗結果是聲波的傳播速度是不會受到地球運動速度影響的，實驗的結果用經典理論就能解釋，哪有尺縮效應啊！哪有聲速不變原理啊！哪有聲音傳播不需要介質呢！如果有，就應該能推論出聲速相對論。

二、用鋼珠等高彈性圓球，來做邁克爾遜莫雷實驗，把邁克爾遜莫雷實驗裝置中分光的玻璃鏡片換成中心有個小洞的斜置鋼板，把光源換成等速的鋼珠發射裝置，把反射鏡換成反彈鋼板。1、開啟斜置鋼板的小洞，發射鋼珠，讓鋼珠通過斜置鋼板的小洞，相當於光子的折射，當鋼珠射到反彈鋼板反彈時，關閉斜置鋼板的小洞，鋼珠射到斜置鋼板彈射到測試點，如果不計算空氣的阻力鋼珠運動到測試點的速度等於鋼珠發射時的速度。2、關閉斜置鋼板的小洞，發射鋼珠，鋼珠射到斜置鋼板後，向反彈鋼板彈射，相當於光子的反射，當鋼珠射到反彈鋼板反彈時，打開斜置鋼板的小洞，讓鋼珠通過小洞射向測試點，如果不計算空氣的阻力鋼珠運動到測試點的速度等於鋼珠發射時的速度。實驗結果鋼珠的運動速度不會受到地球的運動速度影響，實驗結果用經典理論就能解釋了，哪有尺縮效應啊！哪有鋼珠運動速度不變原理啊！如果有，就應該能推論出物體運動速度相對論。

用波動理論和牛頓運動定律，都能證明邁克爾遜莫雷實驗結果是符合經典理論的，實驗結果用經典理論就能解釋了，愛因斯坦的非經典理論是不符合實際，沒有依據的。

關鍵字: 口中 以太 光速