伽利略是有确切史料证明的光速测量史上的伟大的先驱人物

光速，目前所发现的自然界中所有运动物体的速度极限，教科书上的299792458m/s（真空中的光速），从远古的光速无限大到这一精确的数值，人类对光速的测量经历了漫长的上百年的时间，这一过程是人类智力发展和科技进步的漫长过程。

电灯接通电源就能照亮整个房屋，或许基于同样的观测，在17世纪之前的很长时间里，人们习惯性地根据生活中的经验认为光速是无限大的。直到17世纪光的传播定律的发现，人们才真正意义上开始尝试对光的速度进行测量。

伽利略是有确切史料证明的光速测量史上的伟大的先驱人物。1638年，伽利略尝试测量灯光在空气中的传播速度，这个实验是这样的：让两个人站在一起或者相隔一英里，其中一个点亮手中的灯，另外一个记录看到灯光的时间，如果能够发现时间差，就能证明光是有速度的。毫无疑问，这样的实验是不会取得任何结果的。

尽管伽利略的实验是失败的，但他对天体的观测，尤其是对木星的卫星的观测给后世的研究者研究光速问题提供了极大的启发，当木星的卫星运行到木星背面可以对木星的黄经进行测量。大约在同时，意大利人卡西尼也开始对木星进行长期研究。

大约在17世纪的70年代，来自丹麦的勒麦和来自巴黎的让·皮卡特从木卫食中窥探出一丝端倪：在一年的时间内，木星的卫星在各自的轨道上运行的时间是不同的，当木星和地球之间的距离变大时，运转时间大于平均值。勒麦认为实际的运动导致这种不均匀性的可能性非常小，坚信光的传播具有一定的速度。勒麦向法国科学院解释了他的理论并且计算出光穿过地球的时间大约为22分钟，当然，今天用准确的光速计算得到的结果为16分36秒。勒麦的光速测定法的基本原理如下图所示，地球从L转动到K时，第一个木卫食出现的时间比从平均运转周期中计算出的时间迟几分钟，勒麦认为这是由于额外增加的行程多费了时间；当地球从F运转到G时，木卫食出现的时间比平均值要小，勒麦认为这是由于光线少走的行程引起的。

尽管法国科学院没有立刻接受勒麦的理论，让·皮卡特和卡西尼对这一理论的接受态度截然相反，但勒麦的名声得到极大的提高，可惜他关于天文观测的资料在一场大火中毁于一旦。

东方不亮西方亮，尽管勒麦的理论在法国没有得到足够的重视，但在英国却得到了哈雷和布拉德雷的热情支持。天文学教授布拉德雷在测量星体的视差时，偶然间打开了光速测量的希望之门。布拉德雷意识到，当光的传播跟地球在它的轨道上的前进相结合，光的传播每年产生一度的方向变化，天体的变化在这种方向上依赖光和地球的速度之比而被人观察记录到。布拉德雷利用这种光行差计算得到太阳光到达地球的时间约为8分13秒，比勒麦测定的11分钟更接近正确值。用牛顿对的微粒说可以很容易地解释光行差：光粒子像雨滴那样落下时，当望远镜随着地球的运动向前运动时，光的粒子就进入向前倾斜的望远镜镜筒内。

时间到了19世纪，牛顿的微粒说逐渐被年轻的研究人员和学者所抛弃，光速的测量也进化到一个新的阶段。惠斯通早在1834年就曾经用旋转镜测量电火花的持续时间，这种方法给光速的测量提供了新的方法。基于这样的思考，阿拉哥计划用旋转镜测量光速，然而这样的旋转镜理论上需要实现每秒1000多次的转动，这样的技术要求对当时的机械时十分困难的。

年老的阿拉哥视力较差，这样工作只能由更年轻的人来完成，法国物理学家阿曼达·菲索和莱昂·傅科就是其中的佼佼者。1849年，菲索利用光源照射到距离8633米的反光镜上，光线经过720个规则挡光齿轮旋转遮光，通过计算遮光的次数得到1秒钟内光行进的距离。每秒31.5万公里，这已经与现在的数值相当接近了，毫无疑问齿轮的遮光宽度影响了测量的精度，但这种方法仍然可以看作伽利略方法的延续。

傅科在索菲的基础上，将遮光板换成了平面镜，通过转动平面镜代替遮光板。镜子以一定的速度转动，使它在光线发出并且从一面静止的镜子反射回来的这段时间里，刚好旋转一圈，这样能够准确地测得光线来回所用的时间，就可以算出光的速度。经过多次实验，傅科测得的光速平均值为每秒钟29.8万。傅科还在整个装置充入了水，测定了光在水中的速度，正好等于水和空气的折射率之比。在这之后，巴黎的科尔纽、英国的詹姆斯·杨和乔治·福布斯对光速的测量方法进行了一系列的改进和应用。其中科尔纽在1874年把反射镜安装在彼此相距23公里的地方，詹姆斯·杨和乔治·福布斯的测量结果发现蓝光的速度比红光快1.8%。

光速的最精确测量是在美国完成的。1867年，海军天文台的纽科姆建议重做傅科的实验并获得了太阳视差的更为接近的数值。迈克尔逊在1878年和1879年于安纳波利斯海军学院的实验室做了初步的实验。1882年迈克尔逊在纽科姆的请求下又在俄亥俄州的克利夫兰的凯斯学院重新做了实验，迈克尔逊使用八角形转动镜免除了反射光线的角度偏差，测得的光速更加精确，更加接近我们现在的标准数值。

随着时间进入20世纪，电子设备代替了原先的机械设备，测量设备的电子化能够进一步提高测量精度。1972年美国科学家利用激光干涉测量法获得了最精确的光速：一束频率已知的激光经过分光后通过不同的传播路径后再次汇合干涉，在观察干涉图样的同时，调整路径的长度，就可以计算出精确的波长，从而得到光速，测量得到的光速为299792458m/s，这是科学测算出来最精确的光速数值了。由此产生的改变是标准计量单位“米”的改变，在1983年第17届国际计量大会上，一个标准米被重新定义为“光在真空环境下1/299792458秒内通过的长度”。
       责任编辑:pj