论光速恒定

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这个奇妙的故事始于1856年。德国物理学家威廉·韦伯和鲁道夫·科尔劳施一如往常，借助他们心爱的莱顿瓶，在灰蒙蒙的日子里度过了简单的闲暇时光。在某个时刻，科学家们出乎意料地成功测量了电磁电荷和静电荷绝对单位之间的比率。用现代术语来说，这可以表达为库仑定律所吸引的两个静电荷的力与安培定律所吸引的两个平行电流的力之间的关系。

众所周知，莱顿瓶并不是一个简单的瓶子。不。她是电容器的“祖先”。也就是说，第一个可以存储电荷的设备。

奇怪的速度

韦伯和科尔劳施测量的量的维度是长度除以时间。也就是说，是速度。它的数值非常接近光速，这是法国物理学家伊波利特·斐索在所描述的事件发生五年前测量的。

韦伯和科尔劳什互相看了一眼，决定将这个速度称为“c”。

几年后，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在发展他著名的电磁方程时了解到了上述工作。他认为光实际上是一种以韦伯和科尔劳施测量的速度“c”传播的电磁波。

当时，人们认为电磁波需要物质介质才能传播。因此，为了解释光在真空中传播的过程，提出了某种充满整个宇宙的“发光以太”的存在。

然而，光速很高，而且这种以太的存在显然不会影响行星及其卫星的运动，这迫使它被赋予了令人难以置信的机械特性：以太必须是透明的“固体”液体顺序填满所有空间。

根据麦克斯韦方程组，真空中的光速值必须恒定且等于“c”，因此以太必须处于静止状态并作为绝对参考系，因为它的任何运动都会改变速度沿着该运动方向的光。

一些实验试图测量地球相对于静止以太的运动。其中最著名的实验是由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫利于 1887 年进行的。该实验的装置称为迈克尔逊干涉仪，允许两束光以垂直方向发送，以便它们来回传播相同的距离并在公共点相遇。两条射线速度的任何差异都可以证明地球相对于以太在移动。因为与地球同方向移动的光束的速度必须改变。而另一条垂直光线的速度不会改变。

在迈克尔逊和莫雷等人进行的所有实验中，永远不可能测量光速的这种变化。迈克尔逊和莫利实验的失败表明，假设的“发光以太”并不存在。

光速恒定

在评估了迈克尔逊和莫雷实验的结果后，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹提出，干涉仪的移动会导致装置本身长度的缩短，从而补偿光速的变化。后来，法国数学家亨利·庞加莱得出光速是一个不可逾越的极限的结论。基于这些想法，阿尔伯特·爱因斯坦于1905年提出，真空中的光速由惯性观察者测量，即不受加速度影响，与光源和观察者之间的相对运动无关。于是狭义相对论诞生了。这句话说得非常简单。

真空中的光速成为自然常数。

20 世纪，人们对光速的测量越来越精确。1975年，计量大会（计量领域的国际决策机构）建议使用光速值299,792,458 m/s。她邀请科学界考虑根据这个值重新定义米或秒。三年后，即 1978 年，研究人员 Woods、Shotton 和 Rowley 使用稳定的氦氖激光器获得了光速值为 299,792.45898 ± 0.0002 km/s。

1983年，第十七届度量衡大会决定改变米的官方定义，从此“米在真空中在1/299,792,458秒的时间间隔内传播的距离”。正如迈克尔逊和莫利的实验所证明的那样，光速是一个普遍常数。

这就是为什么我们可以基于它来测量所有的空间和时间。