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      光速可能沒辦法真正被測量

      光速可能沒辦法真正被測量

      說起這個話題,其實挺有意思的,光速不就是299792458米/每秒嗎?這是一個物理常數(shù),就好像π為圓周率,γ是歐拉常數(shù)一樣。不過最近有一種說法,讓我大跌眼鏡。之前我的文章中說到愛因斯坦狹義相對論光速恒定不變的原理,有人在火箭上測得的光速與在陸地上測得的光速是一致的,光速不會因為物體本身的運動而改變它的速度,雖然不符合認知的邏輯,但事實就是如此。

      最近就有人提出,沒有人真正測量過光速,讓我們來看看到底是怎么回事。普通情況下,我們將一個石頭扔出去,通過石頭移動的距離除以所花的時間,測得石頭移動的速度。所以我們就用這種方法來測量光速,1849年,法國物理學家斐索折了一個旋轉(zhuǎn)齒輪裝置,在幾公里外放了一面鏡子,通過齒輪數(shù)目,轉(zhuǎn)速以及反射回來的光,測量出來光速大約為315,000公里/每秒。1972年埃文森團隊測量出真空中計算出光速為299792.4562 0.0011公里/每秒,自此,光速被徹底的確定了下來。

      但是這里有一個問題,我們測得的光速都是雙向的,也就是光折射后進行了計算。那光的單向速度是多少呢?這就好比測量一根木頭,拿尺子量一下就知道有多長了,但現(xiàn)在的測量方法是通過不同時段觀察到木頭的長度,或者是將木頭折成兩段后分別測量其長度的總和,又或者是將木頭的組成原子全部加起來獲得的長度。為何沒有人直接測量這根木頭的長度呢?

      我們都知道,愛因斯坦是有名的理論物理學家,所以他基本不做實驗,全是靠自己坐在那想出來的,所以他并沒有測過光速,當年是通過麥克斯韋方程組計算出光速是不變的,在1905年,愛因斯坦的第一篇狹義相對論論文中提到:“只有當我們通過定義把光從A到B所需要的時間規(guī)定為等于光從B到A所需要的時間,我們才能夠定義A和B的公共時間”??赡苡悬c繁瑣,簡單來說就是光從A到B的時間規(guī)定等于從B到A的時間,這是愛因斯坦自己給出的一個約定前提,光在正反兩個方向的傳播速度是一樣的。

      所以我們現(xiàn)在明白了一件事,我們只是假設了光速的返回速度與光的單向速度的一致,并且用了這種假設來測量了光速。但其實我們是沒有辦法測量光的單向速度的,那么問題就出在這里,誰又能確定光的返回速度與單向速度是一樣的呢?我們也來做一做思想實驗,看看有沒有辦法測量單向光速。

      假設有一個激光器,向真空狀態(tài)下發(fā)射一束激光,真空距離為10000米,在發(fā)射激光的一瞬間同步啟動時鐘,在激光到達終點時停止計時,但問題是你和時鐘都在起點,你怎么知道激光什么時候到的10000米呢?所以你需要兩個時鐘,一個在起點,一個在終點。當終點檢測到激光的時候,就會自動停止。但是因為終點的時鐘距離你有10000米,根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的時間膨脹效應,你怎么確保兩個時鐘是同步的呢?

      實際上無論使用任何時鐘,包括原子鐘在內(nèi),都沒有辦法做到絕對同步,所以只有在終點放一面鏡子,把光反射到起點,這樣就可以用一個時鐘測量出20000米的時間。所以假如光往終點傳播的速度與反射傳播的速度不一樣怎么辦?有沒有一種可能,光在抵達終點,再返回的速度真的不一樣了,比如光用了兩倍的速度到了終點,而返回起點是瞬間的,就好比量子糾纏的超距現(xiàn)象。換句話說,光速在前進的方向是一個速度,返回又是另一個速度。

      可能會有人說,光速在各個方向的傳播速度應該都是相同的,光速恒定不變可是愛因斯坦告訴我們的,但事實是光速在任何方向恒定只是個假設,一個約定,而不是經(jīng)過實驗驗證以后的事實。事實上光在不同介質(zhì)里的速度是不一樣的,比如真空,水,玻璃,鉆石等。有沒有可能光在宇宙暗物質(zhì)中的速度也不一樣了,誰又能保證單向光速就一定是299792458米/每秒。

      事實上科學家一直試圖想找到能夠找到測量單向光速的方法,但很遺憾,這也許超出了我們的能力范圍,因為不管你用什么方法去測單向光速,首先我們?nèi)说奈锢硖匦跃捅患s束了,我們需要用眼睛看,即便借助任何儀器,比如紅外線,熱感應,光譜分析儀,X光等等,這些都需要光這個介質(zhì)來傳遞到相關(guān)的儀器上,這些儀器才能記錄或拍攝到光,所以這樣測量出來的并不是光的單向速度,于是我們實際上陷入了一個死循環(huán)。

      單向光速能不能被測量出來,這是一項對人類探索與智慧的挑戰(zhàn)。感謝大家的閱讀,下次話題再見。

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