无论颜色，波长或能量如何，光在真空中的传播速度都保持恒定。 它不取决于空间和时间的位置或方向。在真空中，宇宙中没有任何事物能够比光更快地运动。 每秒299792458米。 如果它是一个巨大的粒子，它只能接近该速度，而不能达到该速度。 如果它是无质量的粒子，则它应该始终以该速度移动，如果它在空的空间中发生。 但是我们怎么知道呢？为什么？ 本周，我们的读者问我们三个与光速有关的问题：
为什么光速是有限的？ 为什么她只是这样？ 为什么不更快和更慢？
直到19世纪，我们甚至都没有对此数据进行任何确认。
穿过棱镜和分成清楚的颜色的光的例证。如果光线穿过水，棱镜或任何其他介质，则会分为不同的颜色。 红色不会以蓝色的角度折射，这就是为什么会出现彩虹之类的原因。 可以在可见光谱之外观察到。 红外线和紫外线的行为相同。 仅当介质中的光速对于不同波长/能量的光不同时，这才有可能。 但是在真空中，在任何介质之外，所有光都以相同的有限速度移动。
光通过颜色的分离是由于穿过介质的光速不同（取决于波长）他们只是在19世纪中叶提出这一点的，当时物理学家
James Clerk Maxwell展示了真正的光是：电磁波。 麦克斯韦首先将静电（静电荷），电动力学（移动电荷和电流），静静电（恒定磁场）和磁动力学（感应电流和交变磁场）的独立现象放在一个统一的平台上。 控制它的方程式-麦克斯韦方程式-允许我们计算一个看似简单的问题的答案：在电源或磁场源之外的空白空间中可以存在哪些类型的电场和磁场？ 没有电荷，也没有电流，就可以断定没有任何东西-但麦克斯韦方程式令人惊讶地证明了相反的情况。
纪念碑背面的麦克斯韦方程板没有什么是可能的解决方案。 但是另一件事也是可能的-相互垂直的电场和磁场在一个相位中振荡。 它们具有一定的振幅。 它们的能量取决于场振荡的频率。 它们以一定的速度移动，该速度由两个常数ε0和μ0决定。 这些常数决定了我们宇宙中电磁相互作用的强度。 所得方程式描述了波浪。 而且，与任何波一样，它的速度为1 /√ε0 µ
0 ，结果等于真空中的光速c。
相互垂直的电场和磁场在一相中振荡，以光速传播，确定电磁辐射从理论上讲，光是无质量的电磁辐射。 根据电磁定律，他必须以1 /√ε0 µ
0的速度移动，等于c-，而不论其其他属性（能量，动量，波长）如何。 ε0可以通过制作和测量电容器来测量； µ
0是根据安培（电流单位
）精确确定的，因此得出c。 此基本常数由麦克斯韦（Maxwell）于1865年首次推导，此后在许多其他地方出现：
•这是包括重力在内的任何无质量粒子或波的速度。
•在相对论中，这是一个基本常数，将空间运动与时间运动相关联。
•这是一个将能量与静止质量联系起来的基本常数，E = mc
2
罗默（Römer）的观测为我们提供了使用几何学获得的光速的首次测量值，并测量了光传播距离等于地球轨道直径所需的时间。在天文观测期间进行了该量的首次测量。 当木星的卫星进入和离开月食位置时，它们会
根据光速以一定顺序从地球上出现或看不见。 这导致了17世纪对s的首次定量测量，确定为2.2×10
8 m / s。 星光偏差（由于安装了望远镜的恒星和地球的运动）也可以通过数值估算。 1729年，这种测量方法的测量值与现代测量值仅相差1.4％。 到1970年代，人们发现s为299792458 m / s，误差仅为0.0000002％，其中大部分是由于无法准确确定米或秒。 到1983年，通过c和原子辐射的通用属性重新定义了秒和米。 现在光速正好是299792458 m / s。
来自6S轨道δf1的原子跃迁决定了光的米，秒和光速那么，为什么光速越来越快呢？ 解释和图2一样简单。 高级原子。 由于自然构造基元的基本量子性质，原子跃迁会随着它们的发生而发生。 原子核与电子和原子的其他部分产生的电场和磁场的相互作用导致以下事实：不同的能级非常接近，但仍然略有不同：这称为
超精细分裂 。 特别地，铯133的超精细结构的跃迁频率发射非常特定频率的光。 9,192,631,770个这样的循环所花费的时间是秒； 在此期间光传播的距离为299792458米； 光线传播的速度决定s。
紫色光子的能量是黄色光子的一百万倍。 费米太空伽玛望远镜没有显示出任何来自伽玛射线爆发的光子的延迟，这证实了所有能量的光速是恒定的为了改变这个定义，有必要在这种原子跃迁或从其发出的光中发生与其当前性质根本不同的事物。 这个例子也给我们提供了一个有价值的教训：如果原子物理学和原子跃迁在过去或远距离工作的方式不同，这将证明光速随时间变化。 到目前为止，我们所有的测量仅对光速的恒定性施加了其他限制，这些限制非常严格：在过去的137亿年中，变化不超过当前值的7％。 如果对于这些指标中的某些指标，光速不是恒定的，或者对于不同类型的光，光速是不同的，这将引发自爱因斯坦以来最大的科学革命。 取而代之的是，所有证据都支持宇宙，在宇宙中，所有物理定律始终，在任何地方，在各个方向，在任何时候都保持不变，包括光本身的物理学。 从某种意义上讲，这也是非常革命性的信息。
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。