走进科学
光速为何是光速？它真的不变吗？
[-]
1975年，科学家们终于统一意见：真空光速为299,792,458米/秒。不过，光速为何是这个速度？它又为何如此重要？若要回答这些问题，我们必须了解空间、时间、物理学、测量方法等。但如今，现代研究首次对光速提出质疑。
十七世纪初，人们普遍认为，光没有速度，它是瞬间产生的。随后，这个观点受到了挑战。1629年，荷兰科学家以撒·贝克曼在火药爆炸周围安置了一些镜子，让观察者注意闪光出现时间是否存在差异。不过，这个实验结果并不令人信服。
[-]
1667年Rømer测算光速的示意图
1676年，丹麦天文学家奥勒·罗默注意到，某颗木星卫星的月食时间在一年中存在奇怪的变化。他认为，这是由于地球远离木星时，光需要走更长时间才能到达地球。据他粗略计算，光速约为22万千米/秒。这个计算结果还不赖，尤其考虑到他所采用的行星数据并不那么准确。
此后，科学家在地球上进行了各种实验，结果越来越接近正确值。19世纪中期，物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦推出了麦克斯韦方程组，用于测量真空中的电场和磁场。他注意到，无质量电磁辐射波的速度和人们所推测的光速非常接近。于是，他认为二者可能完全相等。
麦克斯韦是对的。人类首次得以根据其它宇宙常量来测量光速。与此同时，麦克斯韦的研究成果表明，光本身就是一种电磁波。这个观点被证实后，爱因斯坦在1905年将此观点作为狭义相对论的一部分。
如今，光速通常被认为是狭义相对论的基石。光速与时空不同，它是恒定的，与观察者无关。此外，这个常量支持了许多宇宙知识。它和引力波速度相同。
针对光速，我们不仅拥有麦克斯韦和爱因斯坦的理论。科学家进行了大量光速测量实验(如反弹激光、观察地球引力)，所有实验都得出了相同的结果。
然而，故事并未就此结束。量子场论认为，真空并不空，它遍布基本粒子，这些粒子在真空中迅速出现并消亡。科学家推测，这些粒子会制造电磁涟漪，而电磁涟漪可能会导致光速的变化。
相关研究仍在进行，目前尚无定论。
本文译自 sciencealert，由 蛋花 编辑发布。