环球物理|【物理前沿】为什么光速是每秒299792458米？爱因斯坦的狭义相对论指出

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【环球物理|【物理前沿】为什么光速是每秒299792458米？】爱因斯坦的狭义相对论指出，光速约为每秒3亿米。
这都是因为，光速其实颇为古怪。
考察光速
第一个意识到光有速度的人是一位名叫奥勒·罗莫的天文学家。在17世纪末时，他对木卫一的一些奇怪行为产生了强烈兴趣。每隔一阵子，木星就会挡在这颗小小的卫星前面，使之暂时从我们的视野中消失，但这种现象发生的间隔似乎会在一年之内不断变化。看来要么是木卫一的轨道有什么奇特之处，要么是另有原因。

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观察了几年之后，罗莫终于将这种现象与原因联系在了一起。当我们看见木卫一被木星挡住时，我们正处在地球公转轨道的某个位置上。但等几天后、我们再次看见木卫一被遮挡时，我们所在的位置已经和前几天稍有不同了，也许离木星近了些、或是远了些。如果我们离木星的距离比上次远，就意味着我们要多等一小段时间才能看到下一次遮挡，因为光线需要多走一段距离才能到达地球；反之也是同理。
只有光速是有限的，才能解释木卫一被木星遮挡的时间间隔会不断变化的现象。
光速有意义
在接下来的几个世纪里，人们开展的持续观测不断巩固了对光速的测量结果。但一直到19世纪中叶，物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在无意间“发明”了光，系统性理论才开始形成。
当时，麦克斯韦正在研究电与磁之间的关系。在此过程中，他发现了一套可以解释所有独立观测结果的统一理论，为我们如今所知的“电磁力”奠定了基础。他通过方程式发现，变化的电场可以产生磁场，反之亦然。因此，电波可以生成磁波，后者反过来又可以生成电波，如此循环往复。

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麦克斯韦图片来源于网络
麦克斯韦在计算这种所谓“电磁波”的传播速度时，得到的数据竟和科学家们几个世纪以来测得的光速数值相同。由此可见，光正是由电磁波构成的。
这个理论一直没遇到什么问题，直到几十年后，爱因斯坦意识到，光速其实和光毫无关系。他在研究狭义相对论时意识到了时间与空间之间存在某种关联，共同交织成了所谓的“时空” 。但众所周知，时间与空间截然不同， “一米”和“一秒钟”或“一年”根本不是一回事，可以说是南辕北辙。
那么，这两个概念怎么可能联系在一起呢？
这当中需要有某种“黏合剂” ，让我们能够将空间运动与时间运动相互转化。换句话说，我们需要知道一米长的空间对应的时间是多少，即需要确定一个转化率。而爱因斯坦发现，有这么一个常数、或者说速度，可以帮我们算出时间与空间之间的对应关系。
爱因斯坦的理论并未指明这个数字究竟是多少，但当他将广义相对论套用到麦克斯韦方程组中时，发现这个转化率恰恰就是光速。

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当然，这个将时间与空间统一起来的基本常数并不知道什么是电磁波，也压根不在乎，毕竟它只是个数字而已。但麦克斯韦却在对此一无所知的情况下、提前算出了这个数字。这是因为所有无质量的粒子都能够以这个速度运动，既然光也没有质量，自然也能按这个速度传播。这样一来，光速便成为了现代物理学的一块重要基石。
但为什么偏偏是这个数字、而不是其它随便的某个数字呢？为什么大自然偏偏选了这一个？究竟发生了什么？