为什么光速只能是30万公里每秒是什么限制了光速为什么光速只能是30万公里每秒,1光速是多少公里为何世界上没有1光速这个单位,确定光速在真空中每秒的传播距离为299792456米,光速值精确到了298000千米/秒,这已经是人类用原始方法测得的最精确光速了,而我们现在采用的精确光速数值是299792458米,光速在真空中传播1年的尺度,为什么光速是299792458米每秒。
为什么光速只能是30万公里每秒是什么限制了光速
为什么光速只能是30万公里每秒?是什么限制了光速?
大家都知道,光线是现在宇宙所有物质中,在真空中传播速度最快的(排除量子纠缠和宇宙膨胀现象,因为它们都不能传递信息),这个速度值为299792458米每秒,为了便于记忆和计算的方便,人们通常将光速近似看作30万公里每秒。那么,有朋友不禁要问了,为什么光速不是每秒35万公里、40万公里,只能是30万公里每秒,是什么限制了光速呢?
在16世纪之前,人们对于光速的认知,还普遍停留在它是瞬时的概念,认为无论多远的距离,光线都可以立即到达,也就是说那时候的人们以为光速是无穷大。进入17世纪以后,以伽利略和牛顿为代表的一批伟大物理学家,针对世界中宏观物质的运动,相继提出了经典运动学和经典力学的一批定律,从而为近现代物理学的发展奠定了坚实的基础。特别是经典力学定律的提出,人们对物体运动的速度、加速度以及力的平衡等方面的认识,进入了一个全新的阶段。于此同时,人们对于“无穷”在物理学上的应用也变得愈发谨慎,从数学的角度来看,“无穷大或者无穷小”是推动解决问题的重要设定,但对于物理学来说,物质的“无穷”也就意味着失去了物质存在的条件,对于速度来说,只要是物质,就不可能拥有无穷的速度,这是当时人们非常朴素的认知。-光速每秒多少
为了探求光的速度,在17世纪时伽利略就早早地“动手”了,他应用的方法很简单,就是在两个相隔一定距离的山顶上,用交替遮盖住灯光的方式,通过计算时间差来确定光速,很显然这个实验受到实验者的主观因素影响太大,误差非常明显,没有取得实质性进展。-光速每秒多少
后来又有包括丹麦科学家罗默、英国科学家布拉德利、法国科学家斐索等,分别应用观测木星一法、恒星光行法、齿轮测速法等,对光速进行了进一步的测量,可以想象得到,应用不同的方法,测量出来的光速值肯定不一样,所以在相当长的时间内,人们判断光速值的具体大小,是靠实验的科学性、实验的精确性来支撑的,但是这些方法都是实验而已,光速本身应该是一个客观存在的状态,有什么方法能触及到它的本质呢?-光速每秒多少
这里不得不提另外一位伟大的人物-苏格兰麦克斯韦,他在研究电磁学基本规律时,在假定电磁波所通过的空间为均匀且各向同性的基础上,提出了著名的麦克斯韦波动方程,主要体现在4个形式上非常完美的方程上,这4个方程爱因斯坦对之都高度赞叹,这4个方程的表达式为:-光速每秒多少
以上4个方程分别从不同的角度,阐述了电场和磁场的统一性,同时又确立了场源一致性的结论。从该方程组中,可以通过数学上的矢量分析方法,将之进行相应的换算和推导,最终得出电场和磁场(也可称为电磁场方程,中间过程比较复杂,这里不再列出推导过程),即:-光速每秒多少
将这个方程与之前科学界已经得出的机械波动方程相比较,不难看出二者在表达上的相似性,下面这个表达式即为机械波动方程。从机械波动方程可以看到,只要一个物体,在时间和空间上的变化,只要满足这个方程,就可以认为该物体进行的运动,呈现的是以波形式传播的状态。-光速每秒多少
据此,麦克斯韦从推导出来的结果,提出了一个大胆的结论,那就是光线是一种电磁波,电磁波的传播速度等于光速。同时,依据这个结论,测算出光速表达式为:c=1/(μ*ε)^(1/2),这里μ为介电常数,ε为磁导率。当然这两个常量也需要通过实验的方法测量。-光速每秒多少
后来,众多科学家们又通过更加精密的实验,实验结果均证实了麦克斯韦的预言是正确的,而且进一步对两个参数进行了测量,从而得出越来越精确的光速值。特别是应用激光干涉法,将激光干涉仪测出的结果与基准波长86-氪605纳米光谱线进行对比,理论上的误差率仅为10亿分之一,基于此种方法的测量结果,在1983年的国际计量大会上正式将光速定义为299792458米每秒,这个值被完全固化了下来,并以此为基准,将光线在真空中传播299792458分之一秒所经过的距离,定义为“米”。-光速每秒多少
通过以上的分析可以看出,光线传播速度的有限性,取决于光作为一种电磁波的物质性。爱因斯坦正是基于光速不变原理,提出了狭义相对论,同时推导出了质速方程和质能方程,为人们进一步深入认识物体的运动与时空的关系提供了理论支撑。即使以后随着科学技术的发展,人们对光速的测量精度进一步提升,对光速值进行了修正,也只能说明我们对光速本质的追求又更精一步、更近一步,这只是测量方法上的进步,无法改变光速作为一种客观存在的本质属性。-光速每秒多少
1光速是多少公里为何
世界上没有1光速这个单位,任何速度都是按照时间单位来计量的,光速当然也不例外。
就像没有1车速、1人速、1飞机速一样,没有时间单位,就无法计量速度。比如汽车速度1小时多少千米,人步行或跑步的速度1小时多少千米,飞机速度一小时多少千米。-光速每秒多少
只能这样表述,人家才能够知道你要说什么,这才是具备常识的话。
如果你说1跑速是多少,谁能回答?你自己能回答吗?
大概这位朋友要问的是光速多快吧,下面我们就来谈谈光速到底多快是怎么得来的。
科学家们为了得到光速的准确数值,经历了几百年的研究和测量,现在光速已经成为物理学和天文学最重要的一个常数。
1638年,现代科学的鼻祖伽利略就开创了光速测量的先河。不过他限于当时的条件,使用的方法非常“民科”,就是采用2个人站在距离1英里的两个山头,通过相互举灯笼来计算光传播速度。这种原始的方法当然无法测出光速,但开启了人类脑洞,引领了后人。-光速每秒多少
1676年,丹麦天文学家奥勒·罗默成为人类第一个用科学方法测量光速的人。他经过长期观测,通过计算木星与卫星的掩映关系,得出了光速的基本数值。
1849年,法国物理学家阿曼达·斐索采用齿轮遮光计数法得出了光速的近似值,每秒为3150000千米;1862年法国物理学家莱昂·傅科在斐索实验基础上改良提高了精度,得到298000千米/秒的精确值;1849年,美国人迈克尔逊在傅科方法基础上,拉长了实验距离,将过去光源反射8公里提升到35公里,得到了299796千米/秒的更精确数值。-光速每秒多少
至此,人们认为用传统的实验方法在地球上再也得不到更精确的值了。
1972年,美国科学家们用现代科学手段~激光干涉法,得到了最精确的光速数值,确定光速在真空中每秒的传播距离为299792456米。
而我们现在采用的精确光速数值是299792458米,这里有两米之差,这是为什么呢?
原来之前的度量衡“米”与光速没有形成一个准确的整数比,因此测量出来的光速后面还会有许多小数点,无法最精确取值的。这已经不再是光速精度的问题了,而是“米”这个尺度与光速不匹配的问题。
为了解决这个问题,在1983年召开的国际度量衡第17届大会上,重新定义了“米”的概念,把1米定义为“光在真空环境下1/299792458秒内通过的长度”。
这样把“米”的长度作了极微小的调整,“米”的定义更精确了,光速也成了一个准确的整数值了,可谓“一箭双雕。
经过三百多年的努力,人类终于掌握了光速的准确数值,而自从爱因斯坦的相对论问世以来,光速已经成为现代物理学、天文学及其辐射到各个学科的最重要常数。
光速每秒钟299792458米,所以1光秒等于299792458米,约30万千米,这是光速的基本常数。
1小时3600秒,所以1光时等于1079252848800千米,也就是约10.8亿千米;1天24小时,1光天就等于25902068371200米,约259亿千米;光年按儒略年计算,1个儒略年365.25天,1光年就等于9460730472580800米,约94.6万亿千米。-光速每秒多少
在天体距离测量中,一般取值1光秒30万千米,1光年94.6万亿千米。
所以,没有1光速。一般常用只有光速,也就是每秒光在真空中传播的速度约30万千米;光年,光速在真空中传播1年的尺度。如果需要用光分、光时、光天也可以计算出来,但比较少用。
这就是为何1光速不知是多少公里,也没有为何的原因。
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为什么光速是299792458米每秒,而不取整3亿米每秒
这个世界上的一切都有其固有规律,光速就是一种自然规律。
世界由118种元素组成,以后可能还会发现新的元素,水是由氢氧原子组成,生命主要是由有机物组成,地球大约有了45亿年的寿命,围着太阳转一圈约365.25天等等,都是有定数的,这就是自然规律,你一定要问自然规律为什么是这样呀,那谁知道呢?-光速每秒多少
人类只能认识规律,无法创造规律。这是唯物主义和唯心主义的根本区别。那些随意乱想,胡乱就想象创造一个伟大理论的民科,就无视规律,把几百年的科学发现肆意践踏,认为自己的臆想才是世界的真理。
有人甚至认为思想意识超光速,想到100亿光年就到了100亿光年。还认为自己已经是“超人类”,至少是爬上了井沿的蛤蟆,那些坚持科学精神和科学方法的人都是井底之蛙,老拿人类的视角看问题,他们实在很是“超前”,都超前到不在人里面算账了。-光速每秒多少
光速每秒约30万公里是许多人类精英和先驱经过百年测算得到的,准确的光速是299792458 m/s,也就是约30万公里。
这么精确的光速是科学家经过几百年孜孜不倦的追求和实验得到的。早在1638年,现代科学的鼻祖伽利略就进行了世界上第一个测定光速的实验。
那时候没有什么精密仪器,他用的是土办法。让两个人站在相隔1英里(1.609344公里)两个山顶上,各拿一个灯笼,第一个人举起灯笼同时开始计时,在另一个山头上看到第一个人灯笼第二人便立即举起自己的灯笼,第一个人看到第二人的灯笼后立即停止计时,这样就得到二零光传输两英里的时间,从而求出光的速度。-光速每秒多少
可想而知,这种简陋的实验以及短距离和人类动作的误差,是不可能得到什么结果的。我们现在可以轻易的计算出光速走2英里的时间为11微秒,也就是10万分之1.1秒,人眼怎么能够反应出来呢?
尽管如此,伽利略为测量光速开辟了先河,作为一个著名人士,引起了社会广泛关注。
其后,丹麦天文学家奥勒·罗默通过观测木星和木卫一的“行星掩星”现象(这个现象也是伽利略发现的),并与太阳与地球位置变化关系结合起来,经过十几年持续不懈的观测计算,得到了人类历史上第一个科学测定的光速数据,推断出光速大约为220000千米/秒。-光速每秒多少
虽然这个数据与光速精确的数据相去甚远,但科学界认为他的观测是非常科学的,只是当时数学计算水平的不足,才导致这样的误差。现在科学家们用他的方法得到的观测结果重新计算校正后,得到的光速数值是298000千米/秒,已经与现代精确光速数值非常接近了。-光速每秒多少
罗默之后,光速测量很久没人尝试,沉寂了近两百年。1849年,法国物理学家阿曼达·斐索又开始了新的尝试,终于首次在地球上测量出了光速的近似值,得到了315000千米/秒的数值。它采用的设施是光源、旋转的遮板和固定在8公里距离的反光镜,方法和伽利略差不多,通过720个齿轮遮板旋转遮光,反射光回来的次数叠加计算。但由于遮板齿轮有一定宽度,影响了精确度。-光速每秒多少
1862年,法国物理学家莱昂·傅科在斐索实验的基础上进行了改良,将旋转遮板换成了旋转的平面镜,这样远方的光在折返回来后搭载旋转镜面上,这样只要知道平面镜的转速,经过计算就能得到光速的值了。这次实验刷新了历史,光速值精确到了298000千米/秒。-光速每秒多少
1926年,美国人迈尔克逊用傅科同样方法,只是将反射镜间距提高到了35公里,测得光速为299796千米/秒。这已经是人类用原始方法测得的最精确光速了,人们发现,如果只靠人类原始光学方法,就不能得到更精确的数据了。-光速每秒多少
因此人们开始寻找更科学的方法。人们的视线开始从天空、原野巨大的空间测量方法转回到实验室里,在微小的电路板等光电器械中寻求更精确的数据。
终于,1972年,美国科学家们利用激光干涉法测量出了最精确的光速,得到了光速为299792456米/秒,但却有一个1.1米的正负误差。
这是将1束频率已知的激光分成两半,行走不同的路径,之后再被汇合,科学家们在观察干涉图样的同时调整路径的长度,就可以计算出精确的波长,从而得到光速。
从理论上讲,这样测得的速度是不存在误差的,因此是最精确的。唯一不确定的是人们对长度单位“米”的定义细微的误差,因此这个正负误差1.1米的问题错不在光速,而是“米”。
为了解决“米”的误差问题,1983年在第17届国际度量衡大会上,人们重新定义了“米”。
将“米”定义为“光在真空环境下1/299792458秒内通过的长度”,这样一箭双雕的解决了长度的精确性和光速的精确性,长达300多年的光速测量画上了圆满的句号。
如果你一定要把光速定为3亿米1秒也无不可,把“米”的尺度缩短就是了,那只是人类主观的一种尺度,光速还在那里,是不变的。
所以光速就是这么得来的,它是自然界不以人意志为转移的客观存在,我们只能发现和利用它,不能创造和改变它。