无限接近光速的飞船,去一趟250万光年外的仙女星系,只需28.7年
我们都知道“光年”这一词的含义是“光线直线传播一年的距离”,而光速约为每秒30万公里,因此光年表示的长度就是9.461*10的15次方米,这是一段非常非常长的距离。而正如题目所言,我们今天即将搭乘一艘光速飞船前往254万光年外的仙女星系。
一些网友经常质疑光速是个整数值,以为太巧了,难以想象,总以为是科学家人为设计出来的。 实在这些同伙是不领会科学家们对光速丈量几百年的孜孜以求,以及“米”这个器量尺度的由来。 某种意义上说,光速数值成为一个整数,原本就有人为设计因素在里面,下面我们就来聊一聊这个问题。 光速丈量的鼻祖是科学先驱伽利略,他在1638年就实验进行了光速丈量,他的方式很简陋,两个人在相隔1英里的山头,相互旁观对方灯光遮掩,并用秒表计时。人眼反映太慢,这种方式太简朴原始,固然无法测出光速,但开启了探测光速的先河。 丹麦天文学家奥勒·罗默首次接纳科学的方式对光速进行了丈量,他用的方式是伽利略发现的“行星掩星”征象;再厥后阿曼达·斐索、莱昂·傅科等科学家们一代接着一代,用光线折射叠加盘算的方式进行了实验,使光速越来越靠近准确数值。 一直到1972年,美国科学家们行使激光过问法这种现代科学方式,终于在实验室里正确的丈量出了光速,得到了光速值是299792.4562±0.0011m/s。这已经是最正确的光速了,但为什么另有正负误差呢?这就是由于“米”的界说问题,那时“米”的界说是通过86-氪605nm的光谱线给出的,它的精度限制了光速精度的进一步提高。
以是谈到光速是不是设计出来的,就必须谈到“米”这个计量尺度的来源。实在“米”这个示意长度的单元,界说历程也履历了几百年庞大的丈量修正历程。 最早的“米”是1790年法国科学家组成的稀奇委员会提出的,建议以通过巴黎的地球子午线全长的4000万分之一作为国际长度单元~1“米”。 何谓子午线?就是地球的经线,从南极到北极画一根线,把地球像破西瓜一样切成两半的那根线。 这个提议于1791年得到了法国国会的批准,今后成为一个国际长度单元。为了使“米”能够准确,需要制订一个表征米的基准器。我们一些吃瓜群众可能以为这有什么难的,用木头或者金属做一根尺子不就行了,我们平常用的不都这样? 可人人想过没有,我们平常用的米尺是以那里的为依据来制订的呢?若是这个依据不准确,失之毫厘差之千里,传来传去不就完全乱套了?
因此无论什么器械一旦成为天下尺度,上升为基准的器械,就不是那么简朴了。 为了确定“米”的准确长度,天文学家捷梁布尔和密伸率领一个专门的队伍,从1792年到1799年履历了8年事情,精准丈量了法国敦刻尔克至西班牙巴塞罗那的子午线距离,凭据丈量效果制造了一根3.5毫米x25毫米扁型截面1米长的铂杆,由法国档案局保留,称为“档案米”。今后全天下的“米”都以这个“档案米”标杆为准。 为什么以铂杆制造?就是由于铂的稳固性更好。但国际尺度可不是我们肉眼看看差不多就行了,随着时间的推移,这根“档案米”变形越来越严重。 为领会决这个问题,1872年,科学界以“档案米”为长度依据,用铂铱合金(90%的铂和10%的铱)重新制造一种长度尺度,叫“米原器”,
月球表面下的通道? 科学家称人类可在月球地下熔岩管生存
月球地下可能存在一个巨大的熔岩管网络。直径0.6英里(约合1公里)以上的月球熔岩管结构非常稳定,可以作为人类的永久性基地。如果能够栖身这些熔岩管,未来的探月宇航员便可应对严酷的月球环境。――根据美国普渡大学进行的研究
以此取代了“档案米”。米原器制造了31根,截面呈X型,把档案米长度刻线刻在这根截面X型的长条凹槽上,线宽度为6~8um。
国际计量局选择了1根为6号的米原器放在地下室保留,其余尺子作为副尺分发给各国作为尺度使用。 这种米原器并不是什么时候都是准确的1米,准确的表述是:在零度(摄氏度,后同)时,此尺中心的两线段之间长度为1米。 1927年,第七届国际计量大会对“米”又提出了更严酷划定,要求米原器不只要在零度中,还要在1个尺度大气压情况下,才气算数。而且对放置条件做了详细详细划定,好比放置在什么架子上、水平状态和湿度等等都有严酷划定。 但纵然这样,照样没有办法解决极其细小的变形和精度问题,好比刻度线的宽度也有6~8um,丈量精度只能到达0.1um等。这些都是重大缺陷,而且米原器一旦损坏,再也没有复制尺度,复制品误差将会越来越大,越来越无法保证精度。
因此找一种自然量值作为基准器量单元就成为人们的希望。最终就确定了以光速为“米”的标杆,成为永恒稳定确保精度的尺度尺度。 上世纪50年代,宽度很窄的氪-86同位素谱线被发现,1960年第十一届国际计量大会对米的界说做了更改,确定“米”的长度即是氪-86原子的2P10和5b1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍。 这种以自然量来确定“米”长度精度的方式,再也不需要为时间、温度和压力导致的质料变形担忧了。但随着光速丈量的精准,发现光速在真空中的速率更为稳固和正确,为了把“米”的精度更明确的界说,以及为了光速能够成为一个整数,1983年在巴黎召开的第十七届国际计量大会上,又再次重新划定了“米”的界说,即:1米为光在真空中1/299792458秒时间距离内行程的长度。
这样,光速就成为了1个整数,而“米”作为国际尺度长度计量单元,也从已往的以地球子午线为尺度做了些许微调,以光在真空中的通报速率为依据定下了一个永远稳定的尺度。 从上述光速丈量历程和“米”作为国际长度尺度的制订变迁,可以看出,科学是一个异常严谨追求的历程,天下上不管是光速照样国际器量单元,都履历了一代代科学家千锤百炼的实验和验证,才成为今天的样子。 以是,严酷说来,科学发现和理论知识没有巧合和设计,只有对宇宙大自然的不停挖掘和熟悉,都是宇宙中原本就存在的自然纪律,这种纪律我们可以发现和行使,但无法改变。 至于怎么表述这些纪律的发现,则可由人类凭据世俗习惯界说来确定,带有很强的主观性。好比若是人类把光在真空中的速率定为每秒500000000米,也无不能,但光速自己并没有转变,而是人类把“米”的界说缩短了而已。从这个意义上来说,光速的详细表述固然就带有了人为设计的因素。 不知道这样注释,对光速有疑问的同伙明了了没有?迎接讨论点评。
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