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每秒30萬公里 不可被超越的真空光速 是怎么計算出來的

工業(yè)革命后,內(nèi)燃機的出現(xiàn)促進了汽車的誕生,人類的速度得到了質(zhì)的飛躍。如今,飛機和高鐵的速度不斷刷新著我們的認知。在地球上,我們的速度似乎已經(jīng)足夠快了。與光速相比,我們的速度又顯得如同蝸牛一般緩慢。若要飛出太陽系,進入更廣闊的星際空間,人類的速度是遠遠不夠的。

天文學家認為,宇宙是無邊無際的。僅僅是可觀測宇宙的直徑就達到了930億光年,而我們銀河系的鄰居——仙女座星系與我們相隔了254萬光年。也就是說,即使以光速行進,也需要254萬年才能到達離我們最近的其他星系。

在最初,科學家們認為光速應該是無限快的。因為當時根本沒有人或儀器能夠檢測到光速的延遲性。對于每秒30萬公里的光子們來說,地球的赤道周長僅為4萬公里,實在微不足道。

有史以來第一個嘗試測量光速的人是伽利略。他和助手站在兩座距離較遠的山頂上,各自提著一盞燈。伽利略首先遮住燈光,一旦助手看見他遮住燈光,也會遮住自己的燈光。通過測量伽利略遮住燈光到助手遮住燈光的時間差,他可以試圖測量光速。

對于每秒30萬公里的光速來說,在地球上的兩個小山包之間來回跑根本是瞬間的事,根本不可能被伽利略的人眼所感知。直到19世紀,阿曼德·斐索發(fā)明了旋轉(zhuǎn)齒輪法,光速才有了被準確測定的可能。

旋轉(zhuǎn)齒輪法由一個半透鏡和一個可控制的旋轉(zhuǎn)齒輪組成。通過將光源透過齒輪折射出去,觀察者則在半透鏡后觀察。

當齒輪靜止時,射出的光線到達反射鏡后會通過相同的齒縫回到原處。但當齒輪開始旋轉(zhuǎn)并達到一定速度時,光線在返回透鏡的過程中,原有的齒縫會轉(zhuǎn)走,光線被擋住,從而使得觀察者無法看見光線。當齒輪轉(zhuǎn)速更快時,回到觀察者處的光線能夠通過下一個齒縫,光線又可以被觀察到。

通過測量齒輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù)以及觀察者到反射鏡的距離,科學家們可以計算出光在單位時間內(nèi)通過的距離,從而得到光速的近似值。

現(xiàn)代科學已經(jīng)確認,光速在真空中的數(shù)值約為每秒299,792,458米。這是一個巨大的速度,但對于星際探索來說,仍然是緩慢的。

為了克服這一限制,科學家們一直在思考和研究如何實現(xiàn)超光速航行。然而,目前沒有任何已知的物理理論或技術能夠突破光速的壁壘。根據(jù)狹義相對論,當物體接近光速時,其質(zhì)量會無限增加,需要無限的能量才能達到光速。因此,超光速旅行似乎是不可能的。

科學家們也在探索其他的星際探索方式,例如利用蟲洞或曲率驅(qū)動。蟲洞是一種理論上存在的時空彎曲,可以將兩個不同地點的空間連接起來,實現(xiàn)跨越巨大距離的快速旅行。但目前我們對蟲洞的了解還很有限,無法確定其是否存在,更不用說如何利用它進行星際探索了。

曲率驅(qū)動是另一種研究中的概念,它涉及到扭曲時空的方法來實現(xiàn)超光速旅行。這需要控制彎曲時空的能量和物質(zhì),以創(chuàng)造出一種類似于“泡沫”或“波浪”的結(jié)構(gòu),使航行器能夠在其中快速移動。然而,曲率驅(qū)動的概念仍然處于理論和實驗階段,遠未實現(xiàn)可行的技術。

目前人類的速度仍然受限于光速,而要實現(xiàn)超光速的星際探索仍然是一個科學和技術上的挑戰(zhàn)。盡管我們對宇宙的探索受到了速度的限制,但科學家們在不斷努力尋求突破,或許未來會有新的發(fā)現(xiàn)和技術的出現(xiàn),使得星際探索成為現(xiàn)實。

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