测量光的速度

对光的本质的争论贯穿了整个人类历史。古希腊哲学家亚里士多德、欧几里得和托勒密相信,光是从眼睛了发射出来的射线;因为我们睁开双眼就能立即看见像星星那样遥远的物体,所以他们相信光一定以无限的速度运动。但是基于一些早期的光学实验,11世纪科学家如穆斯林物理学家海塞姆和波斯学者比鲁尼等人认为,光的速度是有限的。一次决定性的测量迫在眉睫。

第一次对光速做出很好的估计的是丹麦天文学家罗默尔,他发展了伽利略原创的思想,用木星的卫星作为天文钟计时,但他不是为了测量观测地点的经度,而是为了测量光的时间。罗默尔观测了上百次木卫一的掩食,仔细地对木卫一在木星的阴影中消失和重新出现的时间进行记录。他注意到他预测的掩食时间总是不同于观测到的实际时间,而是带有一个系统偏差:当地球距离木星最近的时候,掩食早出现11分钟;当地球距离木星最远的时候掩食晚出现11分钟。罗默尔推断这个差别正是因为光速是有限的。在荷兰同事惠更斯的帮助下,根据罗默尔的掩食数据估算出光速大约是22万公里/秒。18世纪英国天文学家布拉德利用更精确的恒星光行差和19世纪迈克尔逊-莫雷实验测量的光速的真实值比罗默尔结果大35%。在罗农二的年代和知识背景下,能得出这样的结论已经很了不起了。

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