光速

恩培多克勒斯(公元前490-430年)是历史记载中第一个声称光速有限的人。他认为光是一种移动的东西，所以它需要时间来运行。亚里斯多德认为，“光是由某物的存在而产生的，而不是由运动的物体产生的。”亚里士多德坚信，光是不动的，它只有表象与不表象之分，这在当时得到了很多人的支持。欧几里得和托勒密继续发展恩培多克勒斯的发光理论，该理论认为视觉是由眼睛发出的光产生的。根据这一理论，亚历山大的希罗推断出光速一定是无限的，因为当你睁开眼睛的那一刻，你就能看到远处的物体。

早期的伊斯兰哲学思想，如亚里士多德的理论，相信光的无限速度，相信光的传播必须是瞬间的。否则，当我们睁开眼睛，怎么能瞬间看到遥远的星星。伊斯兰学者阿尔哈曾写了《光学之书》，认为光从相反的方向传播，从被观察的物体到观察者的眼睛。1021年，海石木的著作《光学》阐述了一系列推翻发射说、支持“进入说”的论点，主张物体的光进入眼睛产生视觉。因此，海世木提出，光必须以有限的速度传播，而光的速度是可变的——它在高密度的材料中传播得更慢。他进一步推断，光是一种物质，传播需要时间，即使它不能被我们的感官观察到。在11世纪，阿布·拉罕·穆罕默德·本·艾哈迈德·比鲁尼也认为光速是有限的，并观察到光速比声速快得多。

13世纪，英国科学家罗杰·培根根据海涅曼和亚里士多德的著作提出，光在空气中的速度不是无限的。在19世纪70年代，波兰科学家维特洛认为，光可以在真空中以无限的速度传播，只有在有密度的物体中才会减慢。

17世纪初，德国科学家约翰内斯·开普勒认为，光的速度是无限的，因为太空中没有任何东西阻碍光的传播。笛卡尔认为，如果光速是有限的，那么在月食期间，太阳、地球和月球就会出现明显的错位。由于人们从未观察到这样的错位，所以光速是无限的。他甚至认为，如果发现光速是有限的，他的整个哲学体系可能会因此崩溃。虽然光速是无限的，但笛卡儿在其斯涅尔定律的推导中仍然假设物质密度越高，光速就越快。皮埃尔·德·费马支持光速是有限的理论，并在推导斯涅尔定律时使用了与笛卡尔相反的假设:介质的密度越高，光速越低。

1607年，36岁的伽利略进行了世界上第一次测量光速的实验。他提出了一种通过测量光信号的传播时间来计算光速的方法:一个人拿着时钟和灯笼站在一座山上，而另一个人也拿着灯笼站在附近的另一座山上，距离已知。当第一个人开灯时，计时器开始计时。当第二个人看到灯时，他们打开自己的灯。当第一个人看到第二个人的灯时，计时器停止。为了使光传播的距离更长，测量误差更小，他让两个人分别站在两座山上。由于伽利略测量光速的距离较短，不足以准确测量光传播的持续时间，实验以失败告终。法国数学家笛卡儿对这个实验做了进一步的改进，他认为，如果光从太阳或月球传播到地球需要时间，那么实际发生的月食等现象将与人类的预测不同。但经过多次观测，没有发现时间延迟。事实上，伽利略和笛卡尔的想法是正确的，但由于光的传播速度极快，穿过月球与地球和太阳之间的距离所花费的时间很短，而且当时的实验设备不足以观察到它。

1676年，丹麦天文学家OIaus Roemer首先提出了一种测量光速的有效方法，并成功地利用木星卫星法计算出了光速。他在巴黎观测了木星的卫星木卫一的掩星，发现它的掩星时间与预期的时间不符。当地球接近木星时，掩星发生的时间提前了11分钟;当地球远离木星时，掩星会在11分钟后发生。地球在太阳和木星之间的周期与太阳在地球和木星之间的周期相差14到5天。他认为这种现象是由光速引起的，他还推断出光穿过地球轨道需要22分钟。1676年9月，罗默预测，原定于11月9日上午5:25:45发生的木星月食将推迟10分钟。这一观察结果最终证实了罗默的预测。根据与木星的距离，罗默估计光的速度约为2.110m /s，并于1676年在《学者杂志》上发表了他的发现。这一结果在当时只得到牛顿等少数杰出学者的认可，并得到了科学家惠更斯的支持。惠更斯根据他的观测数据和地球的半径计算出光速:2.14108米/秒。

1729年，詹姆斯·布拉德利发现了恒星像差现象。他计算出光速比地球公转速度快10210倍(实际值是10066倍)，相当于光从太阳传播到地球需要8分12秒的时间。布拉德利的测量证实了罗默关于光速有限的说法。