光速如此之快如何測量的？追溯幾百年來科學家測量光速的艱辛歷程

有一位父親碰到這樣的問題（相信你也遇到過），說自己女兒問他光速是怎么算出來的。這個問題令我很感動，雖然過去回答過此類問題，也忍不住給這位父親在解釋一下。

首先給這位爸爸和女兒都點個贊，他們父女都是具有科學素養和科學精神的人。

這個問題的提出，一方面說明這個小女孩很有思想，勤于思考，提出的這個問題是現代物理學大廈的最重要支柱，高端問題哈；其次說明這位爸爸很有責任感，也非常謙虛，不懂就問，一定要給女兒一個交代，這是女兒成長過程中一件很值得記憶的事情。

但網絡有的人就不像這位爸爸這么謙虛了，少了一些科學素養，我的貼子中一提到光速，他們就質問：光速每秒多少多少米是怎么來的？你到量過？還弄那么多的數字，故弄玄虛。還說世界最快的是眼光，一下子就看到了億萬光年。

對諸如此類質問除了噴飯還會有幾許悲哀，正是這種人多了一些，社會進步才更加艱難。如果社會多有一些像這一對父女的精神，就會更加清明。

為此，借這個機會，再詳細解釋一下光速精確值的求索過程，以弘揚一下科學精神。

說光速是建立現代物理學大廈的基礎一點都不為過。在狹義相對論中，光速是一個最重要的指標。而且光速數值的準確測定，正是科學從古典蛻變到現代的一個過程，是人類對自然世界認識逐漸深化的一個過程。

古代，人們對光速沒有感覺，認為光本來就是這個樣子，速度是無限的。這是因為古代人類對大自然認識很膚淺。但如今還有一些人依然頑固的堅持這種觀點，就是愚昧和無知了。如果這個社會都是這樣一種存在，還能進步嗎？

科學家先驅們對光速的測量費勁了腦汁，孜孜以求的經過了幾百年的探索和實驗，才得到了準確的光速。

最早發起對光速測量的是偉大的科學先驅伽利略。他的方法很簡單也很原始，用兩個人（甲乙）各自站在一個山頭，中間相隔1英里，甲乙各拿一盞燈，對好時間，然后甲遮光的同時開始計時，乙看到遮光時立即遮住自己燈光，甲看到乙的遮光立即停止計時。

他們天真的以為這樣就能夠計算出光的速度，但是失敗了。因為光速每秒約30萬千米，1英里才約1600米，光速傳輸只需要18.75萬分之一秒，人眼和動作完全無法做到這樣靈敏的反應。

但他們和社會也有收獲，那就是知道了光速比想象中的快多了。伽利略說，即便光速是有限的，也一定快到不可思議。

更為重要的是，伽利略的實驗打破了光速無限的思想禁錮，啟動了人類對光速精確度測量的追求。

最早用科學方法對光速進行測量的是丹麥天文學家奧勒·羅默，他用的方法是通過觀測木星和木衛一之間的“行星掩星”現象（也是繼承伽利略的發現），聯系太陽和地球位置變化關系，經過幾十年持續不斷的觀測紀錄，得到了人類第一個科學測定的光速數據。

他在1676年向法國科學院提交了報告，推斷光速大約為220000千米/秒。雖然這個數據與實際光速相去甚遠，但即使到了現代，科學家們也認為他的觀測本身很科學并非常精確，只是由于當時數學計算水平不足和地球軌道半徑數值不精確，才導致這樣的誤差。現在用他測得的各種參數重新計算，得出的光速數值為298000千米/秒，已經很接近精確的光速值了。

這之后光速測量沉寂了一百多年，一直到1849年，法國物理學家阿曼達·菲索才重拾這個實驗，但他采用了更先進的方法，就是齒輪遮光法。

這是一個重大進步。具體是采用光源、具有720個齒輪的旋轉遮光板、固定在8公里遠的反光鏡、透鏡等組成一組測量設施，將光源之光通過透鏡發射到8公里的反光鏡上，根據計算反射回來的光通過齒輪空隙的次數以及齒輪的轉速，計算光在一定時間反射的次數疊加數，從而得出光的傳輸速度。

這套裝置原理和伽利略的差不多，只是通過反射鏡將光線傳輸距離變相拉得很長，并采用了機械控制，減少了誤差。

但由于齒輪的齒有一定寬度，反射回來的光也可能打在齒的中間，也可能打在邊上，都被遮蓋了，計算起來是一樣的，因此并不很精確，最終得出的數據為315000千米/秒。

后來的科學家們前赴后繼，在菲索實驗的設備上進行了改良。

如1862年法國物理學家萊昂·傅科將菲索裝置的旋轉齒輪遮板換成了旋轉平面鏡，這樣反射的光線落在平面鏡上，只要知道平面鏡的轉速和落在平面鏡上光的次數，就能夠算出光速傳輸值了，這次測算出的光速為298000千米/秒。

1926年美國人馬爾克遜用傅科的方法，但把反射鏡間距拉開到36公里，測得光速為299796千米/秒，這已經是人類采用原始的室外直觀實驗方法能夠獲得精確光速的極限了，要再提升已經非常困難。

于是人類的實驗開始從野外寬闊之地轉為實驗室，尋找更精確的辦法。

1972年，美國科學家終于在實驗室利用激光干涉法測量出了最精確的光速，得到的光速為299792456米/秒，但還是有一些誤差和小數點。

這種方法是將1束頻率已知的激光一分為二，行走不同的路徑，之后再匯合，測試人員在觀察干涉圖樣的同時調整路徑的長度，從而可以計算出精確的波長，得到最精確的光速。

從理論上來說，這種測速方法不存在誤差，唯一不確定的是對長度“米”的定義，導致了細微的誤差。

為了解決這個問題，1983年在第17界國際度量衡大會上，人們重新定義了“米”，將“1米”定義為光在1/299792458 s（秒）的行駛距離，這樣現在我們的米可能與過去的米稍微短了人眼無法看出來的那么一絲絲，但卻使光速成了一個整數，與米的尺度得到統一，使光年成為一個標準的量天尺。

光速就是這樣經過一代代科學家孜孜以求最終達到精確數據的，成為了現代物理學的一塊奠基石。

而那些認為光速無限，甚至認為光是從眼睛中發出，所以“眼光”才是最快速度的人，思想還停留在幾千年前的古希臘時代，至少也還停留在阿Q時代。關于眼光的問題，我在過去多篇文章已有深刻的闡述，這里就不多說了。

我不知道這位爸爸的女兒有多大，其實只要知道歷史上光速測算的過程就可以了，如果一定要計算的話，是一個很麻煩的過程。