光速刚好每秒三十万公里,是设计出来的还是巧合?

星际使者宇宙导游


光速现在是一个重要的物理常量了,光速为299792458米每秒,大约30万公里每秒,光速是宇宙中具有静止质量物体运动不可达到的极限了。在我们这个宇宙,也可以说光速是被设计出来的,或者说是造物主精心调整出来的。

谈到光,就离不开爱因斯坦,他在中学时了解光就是电磁波时,就假想过如果自己能和光一起赛跑,会看到什么现象。在1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论的基本假设之一,光速不变原理,也就是讲,在任何惯性参考系中,真空中的光速是不变的,约30万公里每秒。

乍听起来光速很快,但是一旦涉及到地球之外,在茫茫宇宙中,都是以光年来计算距离。听到光年这个词,我们立刻会觉得光速好慢,例如银河系的尺度在20万光年,为啥宇宙这么大,而速度的上限却这么低呢?

光速c和其他物理常量一样都是迷之存在,让无数科学家们困扰,我们的宇宙刚好被造物主调教成这样的常数,也许其他的多种宇宙,物理常数和我们完全不一样,光速也许是最低速度,也不得而知。


量子实验室



光的速度每秒并不是刚好三十万公里,三十万公里只是光速的一个大约值,而精确之后光的实际速度为299792458米每秒。除了宇宙膨胀之外,光速就是这个宇宙中最快的速度。同样,光速也是拥有静态质量的物体无法加速到的极限。

在我们眼里光的速度有299792458米每秒,但是在其他地外生命眼里光的速度距离可能会和我们的不一样,也许外星人只有八根手指,那么也许它们就会使用八进制,如果有六根手指它们就会使用六进制。相对论告诉我们宇宙中的一切都不是绝对的,只是以相对的方式存在的。



那么宇宙中的这一切是设计好的,还是巧合呢?我想也许宇宙中存在一个造物主,它创造了宇宙,使得宇宙拥有了秩序。这个造物主也许是一个高维生命,建造一个低维世界也只是它乐趣的一部分。那么又出现一个问题 ,这个造物主是谁创造的,到最后只有凭空产生的可能了。就如同量子力学描述的,看的到就有,看不到就没有。

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时间史


在现代物理学上,目前定义的光的速度是299792458米/每秒,每秒30万公里是一个便于我们使用的近似值。这个值是经过数辈科学家几百年的努力精确测量的结果,不是巧合、也不是设计的。

要回答题主的问题,我们不妨从光速的测量史说起。光速如此快,因此其测量难度很大,光速的测量经历了辩论期、物理测量法、天文测量法、实验测量法、干涉法几个阶段。

辩论期

早期,人们认为光是瞬时传播的,即光速是无限大的,包括古希腊科学家的鼻祖亚里士多德在内,都认为光的传播是瞬时的,包括一些科学界的大佬开普勒、笛卡尔等,也都认为光速是无限大、不可测的。然而伽利略认为光虽然传播很快,但却是可以测量的。

物理测量法

最初伽利略测量光速,采用了最原始的物理方法,即两人拿灯在两个山头,通过发出光到看到光的时间和山头的距离来计算光的传播速度。结果可想而知,由于光速实在太快了,在两个山头之间传播的时间根本无法确定。但这也开始激起人们对光速探索的兴趣。

天文测量法

17世纪后期,随着天文望远镜的发展,光是否具有速度有了定论。1676年,丹麦天文学家罗麦在观测木星时发现一个有趣的现象:在一年的不同时期,木星的卫星的隐食周期是不同的;地球处于木星和太阳之间时和太阳处于地球和木星之间时,周期相差十四五天。他猜测这种现象是因为光具有速度。此后惠更斯根据罗麦的数据和地球半径计算出光的传播速度为214000千米/秒。

虽然此数据与目前光速的值差别很大,但是这是人类第一次计算出的光速值,具有里程碑意义。

实验测量法

19世纪,科学家开始使用实验对光速进行测量,其思想是将难以测量的光速,通过实验,转化成容易测量的对象进行计算。比较著名的是齿轮测量法。光在光路上传播时,经过两次齿轮的间隙后被人看到,只有在齿轮转速为某个值时,光才可以穿过间隙,这样就把光速的计算,转化成了齿轮转速的计算。后来经过多次改良,这种方法计算的光速为298000千米/秒,误差已经很小了。

干涉法

现代物理学中,使用波长和频率计算光速,计算出真空中的光速值为299792458米/每秒的固定值。通过了解光速的测量历史,我们不得不佩服科学家的智慧,也不由得感慨,科学探索永无止境!

回到题主的问题,光速是一个固定值,是数辈科学家精确测量的结果,既不是设计的、也不是巧合。


黑洞探秘者


光速其实不是每秒30万千米每秒,准确数字是299792458米每秒,而且光速不是恒定不变的,比如说在水中,光速就远远达不到这个速度了,而且因为我们在地球上,光速也没有299792458米每秒,要比这个数字低一点。



那么光在黑洞附近的速度是多少呢?光逃逸不了的时候又是多少呢?其实严格来说光速不仅不是30万千米每秒,而且因为内部介质不同,速度也会差很多。

科学家采用30万千米每秒是因为这样利于计算,方便运算就可以节省很多时间,提高效率。不过在欧洲核子研究中心,美国宇航局,我国宇航局等等机构的高精度计算当中,要已299792458为主,因为涉及航天器,卫星等等,这些数据是不能有丝毫偏差的。


在150年前,苏格兰物理学家麦克斯韦说过,当电场和磁场随时间变化时,它们相互作用,产生波。麦克斯韦从他的方程中计算出波的速度,结果它正好是已知的光速,所以可见光也是一种电磁波。1905年,爱因斯坦发现了一个新的理论突破。根据狭义相对论,没有什么比光速更快了。因此,多亏了麦克斯韦和爱因斯坦,我们知道光速或者说光与许多其他现象都联系在了一起。

所以光速不是设计的,也不是巧合,而是它就在那里,只不过人类以自己定的米或者千米的方式计算出来了,假设现在有个外星人和你理论,它们会用其他单位来说,但是光速不论是谁测,怎么测,用什么单位,都是固定的。


宇宙与科学


光速刚好每秒三十万公里,是设计出来的还是巧合?

要回答这个问题,我们得把这个问题中蕴含的几个基础的物理概念弄清楚了,这个问题就迎刃而解!这几个基础概念有:长度单位米、时间单位秒、速度、光速。下面我就一一论述。

1、长度单位米的定义及来历:人类为了计量物体的长度以及计算方便,规定了测量长度的单位,如我国古代用的寸、尺、丈就是计量长度的单位。现在国际单位制的长单位米(meter,metre)由法国科学家组成的特别委员会于1790年5月提议通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位—米,1791年获法国国会批准。1792-1799年,在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下,对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根3.5毫米×25毫米短形截面的铂质原器——铂杆,以此杆两端之间的距离定为1米,并交法国档案局保管,所以也称为“档案米”。随着科学技术的进步,70年代以来,对时间和光速的测定,都达到了很高的精确度。因此,1983年10月在巴黎召开的第十七届国际计量大会上又通过了米的新定义:“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。所以我们现在通用的长度计量单位本身就是通过光速来定义的。

2、时间单位秒的定义及来历:最早的时间概念是人们来自对天文现象的观察。如太阳从东方升起在西方落下,周而复始使人们形成了“日”的概念;月有圆缺,周而复始使人们形成“月”的概念;花开花落,春夏秋冬四季更替,人们又形成了“季”“年”的概念。这就是天文授时的由来,十九世纪三十年代,德国数学家高斯倡议了一个(高斯)单位制,其中的时间单位就是秒。之后的十九世纪七十年代初,英国科学促进会又提议了另一个以厘米克秒为基础的(CGS)单位制。两个单位制中的“秒”,都定义为一个平均太阳日长度的86400分之一,时间的精度取决于对地球自转的天文观测精度和摆钟的精度。1967年,经国际度量衡大会决定采用铯元素唯一的稳定同位素铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期所持续的时间长度作为一秒。并在1997年对此定义所涉及的条件进一步严格规定为处于海平面、绝对温度为0K状态的铯原子。

3、速度的定义及来历:速度 (velocity) 表征动点在某瞬时运动快慢和运动方向的矢量,科学上用速度来表示物体运动的快慢。速度的数值即速率,等于单位时间内通过的路程。所以本题中提到光的速度刚好每秒三十万公里的说法不准确,准确的说法是光的速率约为三十万公里/每秒。

4、光速的定义及来历:丹麦天文学家罗默(OleRomer)在17世纪首次成功地计算出光速。19世纪60年代中期,苏格兰科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦创建了一组方程,描述电磁场在空间中的行为。这个方程的一个解表明,电磁波在真空中必须以约为每秒30万公里的速度传播,与罗默及其后人的测量结果相当接近。1983年,光速取代了米被选作定义标准,约定为299,792,458m/s,数值与当时的米定义一致。秒和光速的定义值,表示1米从此定义为光在真空中1/299,792,458秒内走过的距离。

根据上面的论述,我们可以得出如下结论:自1983年以来,不管我们对光速的测量作了多少精确的修正,都不会影响到光速值,却会影响到米的长度。所以说你有多高事实上是由光速定义的。

最后祝大家越来越好,这里是白说世界,用数学的思维,科学的方法跟大家一起对文化知识追本溯源。如果大家对我的观点有不同的想法,可以在评论去留言,同时欢迎关注、评论、转发、交流。原创不易,谢谢大家的支持。


白说世界


首先,光速并不正好是每年30万公里,而是c=299792458米/秒,30万公里只是一个近似值,为了方便大家理解记忆!

是什么数值并不重要,重要的是光速有一个固定的数值,是巧合还是设计出来的?

是巧合,也是设计出来的!宇宙万物都是在各种巧合下出现的,光速当然也不例外!为何说是被设计出来的?不要误解,不是被“神”设计出来的,而是大自然设计出来的!

有些人可能会困惑,为何光速刚好是那个数值,不能少点或多点吗?比如为何不能是40万公里每秒?

首先要明白一点,光速不可能是无限大的,如果是无限大的,宇宙万物都不会形成,也不会有过去将来,所有的只有现在,只有此时此刻!

既然光速不会是无限大的,它就会有一个数值,那么问题就很简单了,我们只需要计算出来这个数值就可以了!

而麦克斯韦方程组正好计算出了光速就是c=299792458米/秒(具体怎么计算的可以搜索了解下),而不是其他数值!就是这样,不要想得太复杂!

话说过来,如果光速是40万公里每秒,有人肯定还会问为何不是50万公里每秒?这或许就是标准的“杠精”吧!

您说呢?


宇宙探索


光速并非“刚好”30万公里,问这个问题的人可以说根本不知道光速是多少,更不知道光速的数值是怎么来的。

事实上,光速并非一个整数,而是一个看起来非常随意的数字。我们对光速的定义是:在真空中,光速为299792458米/秒。之所以要注明是真空,因为在其他介质中光速会变,但只有真空中的光速才是标准数值。

那么,为什么光速会是这么一个随意的数字呢?其实,这个数字虽然看起来很随意,却不是某些人想象那样拍脑袋拍出来的,而是根据严谨的理论与计算得出来的结果,同时,这一结果早已被无数次的试验证实了的。

英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立了一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成,可以推论出电磁波在真空中以光速传播,并由此推导出光速来。后来,麦克斯韦的电磁波预言被赫兹在实验室中证明。

这是最终简化了的公式,其完整的推导是非常复杂的,相信能提出这种问题的人绝对不会去看推导公式的。


寒萧99


但是光的传播速度和介质是有差异的,在不同介质的传播速度也是不相同!举个简单的粒子当气温达到绝对低温的时候,光子将会被凝结,因此光速将会降为0。这在实验中已经被证实。

前面所讲到了,光子的静态质量为0,但是它却蕴含着质能和动能,通过对伽马射线等其他宇宙射线观测,你会发现它们几乎都是以光速传播的。因此当光遇到质量和密度无限大的天体时,它会被扭曲,这个天体就是黑洞!黑洞具有着强大的引力和质量,你可以想象一下,把地球压缩为黑洞其直径只有1.6厘米,把木星压缩为黑洞直径为5厘米,把太阳压缩为黑洞,直径才10公里!

通过相对论,我们得知当物体质量达到一定程度的时候,时空会受到扭曲和拉伸, 如果我们拿手电筒去照射黑洞,你会发现光被扭曲,并且被吸了进去。但是光速并没有暂停,只是它周围的时空被拉伸了,因此你才会看到光被扭曲这一现象!

因此在宇宙之中,只要是物质,就会具备质量和能量!只要是物质,其传播速度永远无法达到光速,甚至超越光速!

我是宇宙V空间,一个科普天文爱好者!


宇宙V空间


这个不是设计出来的,更不是巧合,光速每秒299792457.4±0.1米/秒是经过科学实验精确测量得到的数据.

光速的测量在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义.它不仅推动了光学实验,也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据,而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展.

在光速的问题上物理学界曾经产生过激烈的争执,开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时间,是在瞬时进行的.但伽利略认为光速虽然传播得很快,但却是可以测定的.

历史上光速的测量大致经过以下几个阶段:

1.伽利略 1607年,伽利略进行有史以来最早的测量光速的实验.伽利略的方法是,让两个人分别站在相距一英里的两座山上,每个人拿一个灯,第一个人先举起灯,当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯,从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间.但由于光速传播的速度实在是太快了,这种方法根本行不通.但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕.



2.罗麦 1676年,丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法.他在观测木星的卫星的隐食周期时发现:在一年的不同时期,它们的周期有所不同;在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天.他认为这种现象是由于光具有速度造成的,罗麦的理论虽然没有马上被当时法国科学院接受,但得到了著名科学家惠更斯的赞同.惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度:214000千米/秒.虽然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远,但他启发了惠更斯对波动说的研究;更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误,只是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测.

3.布莱德雷 1725年,英国天文学家布莱德雷通过观测恒星的“光行差”现象,间接证实了罗麦的理论.刚开始时,他无法解释这一现象,直到1728年,他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发,认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象.他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒.这个数值较罗麦法测定的要精确一些.

十七世纪以来,由于受当时实验环境的局限,科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度,还不能解决光受传播介质影响的问题,所以关于这一问题的争论始终悬而未决.光学的发展几乎处于停滞的状态.继布莱德雷之后,经过两个个多世纪的酝酿,到了十九世纪中期,才出现了新的科学家和新的方法来测量光速.

4.菲索 1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速.他利用齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住.从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出.通过这种方法,菲索测得的光速是315000千米/秒.但是由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确的测出光速.1850年,法国物理学家傅科改进了菲索的方法,他测出的光速是298000 千米/秒.



5. 艾森提 1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速.这种方法的原理是,微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振.根据空腔的长度可以求出共振腔的波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速.

6. 弗鲁姆和埃文森 当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的.1958年,弗鲁姆求出光速的精确值:299792.5±0.1千米/秒.1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值:299792457.4±0.1米/秒.



光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义.虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间,但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展,尤其是在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据.



科学探秘007


光速刚好是30万公里每秒这个说法其实并不算准确,因为我们所说的光速为30万公里每秒,其实说的是近似值,光速并不是刚好是30万公里每秒。


准确点来说,光速应该是299792458米每秒,跟30万公里每秒是很接近的,通常我们为了计算方便,就取光速为30万公里每秒,其实这是光在真空中传播的速度。有人或许会有一个疑问,那就是为什么光速就是30万公里每秒,虽然说这里的30万公里每秒是一个近似值,但是还是让人不得不思考一下,是什么限制了光速呢?

光速是什么数值其实并不重要,重要的是光速为是一个固定值,而这一个固定值就不得不让人有点怀疑,光是不是被设计出来的,要不然为什么光速是一个固定值呢?其实可以说这是一种巧合,也可以说这就是被设计出来的,宇宙的万物,其实都存在着某种巧合,光速也是不例外的,至于说为什么会这样,其实所谓的设计,并不是指的是光速是被“神”所设计出来的,而是大自然设计出来的。


或许有人会有这样的疑惑,那就是为什么光速刚好是那个数值,而不是其它的呢?比如说20万公里每秒,或者是40万公里每秒呢?实际上讨论数值的多少完全是没有意义的,因为时间和距离本来就是人为定义的,光速的多少,其实也算是人为定义的,如果换一种标准,光速可以是20万公里每秒,可以是40万公里每秒,甚至是任意一个数值。

问题的关键所在其实在于为什么光速是恒定的,而不是可变的,很久以前,人们认为光速是无限大的,后来发现并不是这样,宇宙诞生于一场大爆炸,而如果光速是无限大的话,那么就意味着宇宙不可能会有过去,所有的一切都会是现在,这样就很矛盾了,所以光必须有一个速度,而麦克斯韦方程组很好地计算出来了光速的确定值,计算出来的数是多少那就是多少,一切都是大自然设计好了的,也可以说是巧合。


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