那光速是测量出来的还是定义的

答案要分 历史现代 两部分来看:


1. 历史上:光速是测量出来的

  • 早期人们不知道光速是多少,只能实验测量:

    • 1676 年:丹麦天文学家 罗默 (Ole Rømer) 通过木星卫星的食延迟,第一次推算出光速有限。
    • 19 世纪:菲佐 (Fizeau)、迈克耳孙 (Michelson) 等人用地面实验更精确地测量光速。
  • 1970 年代,光速的测量精度已经非常高,达到每秒约 ±1 米的误差。


2. 现代:光速是定义出来的

  • 1983 年,国际计量大会 (CGPM) 做出决定:

    规定光在真空中的速度为 [ c = 299,792,458 ,\text{m/s} ] 这是一个精确数值,不再测量。

  • 同时, 被重新定义为: [ 1,\text{m} = \frac{1}{299,792,458},\text{光在真空中 1 秒走的距离} ]

  • 秒依然由 铯原子跃迁频率 定义。

这样,光速成了一个 定义上的常数,不再是实验测量值。


3. 为什么这么做?

  • 因为光速在真空中被认为是自然界的普适常数。
  • 与其说“我们测光速”,不如说“我们用光速来定义米”,这样长度单位就可以稳定在全世界统一使用。
  • 实验上,现在我们测量的其实是“铯频率和光波长的关系”,而不是直接“光速”。

总结

  • 过去:光速是通过实验测量得到的物理常数。
  • 现在:光速是 被固定定义的精确数值,作为长度单位(米)的基准。
  • 换句话说:今天我们不是“测光速”,而是“用光速来测距离”。
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