光在真空中的傳播速度是299792km/s,，理論上沒有什么物體可以比光運(yùn)動(dòng)的更快,。如果你可以光速飛行，那么你每秒足以繞地球7.5圈,。

早期的科學(xué)家不能感知到光的運(yùn)動(dòng),，所以他們認(rèn)為光的傳播不需要時(shí)間。但是隨著時(shí)間的推移,，對(duì)光速的測(cè)量越來越精確,。由于Albert Einstein和其他人的工作，我們認(rèn)識(shí)到光速是物體運(yùn)動(dòng)的理論上限：光速c被認(rèn)為是任何具有靜止質(zhì)量的物體都不可能達(dá)到的速度極限,，原因我們會(huì)在下面的內(nèi)容中解釋,。但這并沒有阻止科幻作家們甚至一些正統(tǒng)的物理學(xué)家們構(gòu)想在宇宙中進(jìn)行超光速旅行。

已知的第一個(gè)對(duì)光速進(jìn)行描述的是古希臘哲學(xué)家亞里士多德,，他不同意另外一位希臘科學(xué)家恩培多克勒的觀點(diǎn),。恩培多克勒辯稱因?yàn)楣庠谝苿?dòng)所以它的移動(dòng)一定需要時(shí)間。亞里士多德堅(jiān)持相信光的運(yùn)動(dòng)不需要時(shí)間,。

1667年,，意大利天文學(xué)家Galileo Galilei讓兩個(gè)人分別站在相距不足一英里的兩座小山上，每個(gè)人拿著一個(gè)帶罩子的燈籠,。一個(gè)人打開他的燈籠,，當(dāng)另外一個(gè)人看到閃光，他也打開自己的燈籠。通過測(cè)量第一個(gè)人多久才能看到第二個(gè)燈籠的閃光,，Galileo認(rèn)為自己可以計(jì)算出光速,。不幸的是，Galileo所選的不到一英里的實(shí)驗(yàn)距離不足以測(cè)量到光速的具體值,，所以他僅僅可以確定光速是聲速的十倍以上,。

Ole R?mer測(cè)量光速的原理圖:A是太陽B是木星，小圓是木衛(wèi)一軌道,，大圓是地球軌道,。來源WIKI

17世紀(jì)70年代，丹麥物理學(xué)家Ole R?mer利用木衛(wèi)一的月食現(xiàn)象作為第一次測(cè)量光速的精確時(shí)鐘,。在歷時(shí)數(shù)月的實(shí)驗(yàn)中,，羅默發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)一被木星遮擋之后再次出現(xiàn)的時(shí)間比計(jì)算值要遲，盡管推遲的不是很多,。羅默確定光從木衛(wèi)一運(yùn)動(dòng)到地球需要一定的時(shí)間,。

NASA稱“觀測(cè)結(jié)果給了R?mer光在空間中以恒定速度飛行的令人信服的證據(jù)?！?/span>

他推斷光需要10-11分鐘從太陽抵達(dá)地球,，這比實(shí)際的八分十九秒要長(zhǎng)一些。所以他的計(jì)算結(jié)果給出的光速時(shí)200000km/s,，但至少科學(xué)家有數(shù)據(jù)可以用了。

1728年,，英國(guó)物理學(xué)家James Bradley 根據(jù)他對(duì)由于地球公轉(zhuǎn)造成的恒星出現(xiàn)的位置的改變進(jìn)行的計(jì)算,，得出的光速是301000km/s,誤差低于百分之一。

17世紀(jì)中期,，兩個(gè)嘗試使得光速可以在地球上進(jìn)行測(cè)量：法國(guó)物理學(xué)家Hippolyte Fizeau把一束光照射在高速旋轉(zhuǎn)的齒輪上,，并在5英里外用鏡子把透過的光反射回齒輪。通過改變齒輪的轉(zhuǎn)速,，F(xiàn)izeau 可以計(jì)算光要多長(zhǎng)時(shí)間可以通過齒輪上的空洞抵達(dá)鏡子上并在反射之后通過齒輪的孔,。另外一位法國(guó)物理學(xué)家Leon Foucault利用旋轉(zhuǎn)的鏡子而不是齒輪。兩種獨(dú)立的方法測(cè)到的結(jié)果和今天測(cè)量得到的光速之間的誤差都小于1000miles/s,。

邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)原理圖 來源：wiki

在普魯士出生在美國(guó)長(zhǎng)大的Albert Michelson,，嘗試去復(fù)制1879年Foucault的方法，但他使用了更長(zhǎng)的距離,，同樣使用高質(zhì)量的鏡子和鏡頭,。他得到的結(jié)果是299910km/s,這個(gè)結(jié)果是之后四十年內(nèi)光速測(cè)量最精確的結(jié)果。

關(guān)于邁克爾遜的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)很有趣的故事：他的實(shí)驗(yàn)原本是想探測(cè)光傳播的媒介-以太,。然而，他的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了以太不存在。

“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是如此的具有革命性以至于他成為歷史上唯一一位沒有發(fā)現(xiàn)任何東西卻得了諾貝爾獎(jiǎng)的諾貝爾獎(jiǎng)得主,。”Ethan Siegal寫到,。“這個(gè)實(shí)驗(yàn)本身可以說是完全的失敗,，但是從中得到的信息大大加深人類對(duì)宇宙的理解,。”

1905年,，愛因斯坦寫成了他關(guān)于狹義相對(duì)論的第一篇論文,。在這篇論文中，他提出無論觀察者以什么樣的速度運(yùn)動(dòng),，他測(cè)量到的光速都是固定值,。即便用最精密的方法測(cè)量，觀察者在地面測(cè)量到的光速和在噴氣飛機(jī)上測(cè)到的數(shù)據(jù)完全一樣,。相似地,，盡管地球繞著太陽飛行，太陽又在銀河系中運(yùn)動(dòng),。但是無論觀察者是處于銀河系內(nèi)還是銀河系外,，他測(cè)到的太陽發(fā)出的光的速度都是一樣的。愛因斯坦推斷出光速不隨時(shí)間和地點(diǎn)的變化而改變,。

加速膨脹的宇宙 來源：wiki

盡管光速經(jīng)常被認(rèn)為是宇宙中速度的上限,，但事實(shí)上宇宙膨脹的更快。根據(jù)天文學(xué)家Paul Sutter的說法,，宇宙擴(kuò)張的速度大約是68km/s每秒差距,，秒差距是326萬光年。所以距離銀河1秒差距的星系遠(yuǎn)離銀河的速度是68km/s,相距2秒差距的星系遠(yuǎn)離速度是136km/s,以此類推,。

“在某些點(diǎn)某些非常大的距離上,，膨脹速度會(huì)超過光速，這是空間膨脹的自然結(jié)果”Sutter寫到,。

他繼續(xù)解釋道,，盡管狹義相對(duì)論給出了絕對(duì)的速度極限，但廣義相對(duì)論在更大的尺度上允許超光速的存在,。

處于宇宙遠(yuǎn)端的星系,？那是廣義相對(duì)論支配的范疇，廣義相對(duì)論會(huì)說：我不關(guān)心這些,，星系想跑多快就跑多快,，只要它離得夠遠(yuǎn)！

狹義相對(duì)論不關(guān)心遠(yuǎn)處的星系是否超光速,，你也不必關(guān)心,。

真空中的光在空間中傳播一年走過的距離叫做光年。可以這么理解：光從月亮傳到我們的眼睛大概需要一秒鐘時(shí)間,，我們可以說月亮距離我們1光秒,。陽光需要八分鐘的時(shí)間才能傳入我們的眼睛，所以太陽距離我們8光分,。光從離我們最近的恒星系統(tǒng)到達(dá)地球需要大概4.3年,，所以這個(gè)星系距離我們4.3光年。

“我們可以通過地球的周長(zhǎng)來獲得對(duì)一光年的直觀認(rèn)識(shí)：先把地球的赤道拉直然后擴(kuò)展至7.5倍（對(duì)應(yīng)一光秒）,，然后用3160萬個(gè)相同的線段首尾相接就是一光年的長(zhǎng)度,，”NASA's Glenn Research center寫到，“大約就是6000000000000英里長(zhǎng),?！?/span>