2024年4月21日发(作者：束代容)
光速测定的历史
17世纪前，天文学家和物理学家以为光速为无限大，宇宙中恒星的
光都是瞬时到达地球的。意大利物理学家伽利略首先对上述论点提出怀
疑，为了证明光速的有限性，他在1600年左右曾做过粗糙的实验，他确
定了A用灯光把信号传到B并收到从B回来的信号所需要的时间。这个实
验是在晚上当两个观察者紧靠着站在一起，以及当他们相距近一英里时
分别进行的。如果能发觉有时间差，那么，光就是以有限速度传播的，
伽利略不能从他的实验解决这个问题。但他提出了一个完全不同的问
题，他评论道，在木星后面的木星卫星时常消失，可以用来作光速的测
量。
1、罗默的光速测定法
意大利的天文学家卡西尼作为被路易十四召到巴黎的大科学家之
一，大约在1642年，对木星系作了长期的研究。出生于丹麦奥尔胡斯
（Aarhus）的年轻天文学家罗默也移居在巴黎，他和让·皮卡特
（Piccard J，1620～1682）一起观察了木卫的食。他们注意到，这些卫
星在它们的轨道上运转的时间在一年的各个时期不都是相同的，并且当
木星的视大小变小时，这运转的时间大于平均值。但实际的运动中这种
不均等性是极少发生的，罗默确信观察到的不规则性是光速有限的一个
证据。在1676年9月，罗默向法国科学院递交了报告，报告中说：发生
在11月的下一次第一个卫星食的时间要比根据8月的观察进行计算所得
到的时间迟10分钟左右，这个矛盾可以用假定光从木星到地球需要时间
而得到解释。如图1，当地球从E
l
转到E
2
时，第一个木卫食的时间比从
它的平均运转周期中计算所得的时间晚几分钟。罗默把这误差解释为由
于光行走OE
2
距离多费了时间。当地球从E
3
运转到E
4
时，食的发生时间
要比预计的早。在11月9日，这次食发生在5时35分45秒，而据计算，它
应该发生在5时25分45秒。11月22日，他向科学院更详细地解释了他的
理论，并讲到，光穿过地球的轨道需要22分钟（现在所知道的更精确的
值为16分36秒）。科学院没有立刻接受罗默的理论。皮卡特赞成这理论
而卡西尼则反对。罗默根据的是他对第一个卫星的计算，他坦率地讲
道，从观察其他三个卫星所做出的类似计算可能不会成功，因为它们运
行的不规则性尚未被测定。在卡西尼的心里，这个事实有力地反对了罗
默解释的证据。罗默在法国的声誉迅速提高，他做了法国皇太子的私人
教师。1681年，丹麦国王克利斯汀五世（Christian V）把他从法国召回
任丹麦任皇家天文学家。
图7-10为布拉德雷试图测量γ座的视差
图7-9为罗默的光速测定法
2、布拉德雷的贡献
在罗默回到祖国以后，对他的理论的信心在巴黎衰落了；但在英国涌
得到了著名天文学家哈雷的热情支持，并被牛津的萨维利安
（Savilian）天文学教授布拉德雷（Bradley James，1693～1762）以意料
不到的方式所证实。当他努力测量星体的视差时，他惊讶地发现它的位
移并不全像他所预料的那样；如图2，布拉德雷预料从6月到12月会显示
星体从S′到S″的表观运动，而在3月和9月，星体居于天球的中间位置。
事实上，6月和12月的位置相同，他没有发现视差的影响。但在3月和9
月星体却不在相同的地方出现。布拉德雷开始时不知道如何解释这一现
象。在1728年9月的某一天，他和同伴们在泰晤士河上乘船航行，他观
察到，似乎每一次船转换方向时风都变了向，他向船夫提出的一个问题
引起了很有意义的回答，即桅杆顶上风标方向的变化仅仅是由于船的航
向的变化，而风全然如故。他立刻猜想到，光的前进的传播跟地球在它
的轨道上的前进相结合时，光的前进传播肯定产生每年一度的方向变
化，天体的变化在这种方向上是通过依赖于这二者的速度之比而被看见
的。如图3，若令AB为望远镜的方向。当地球载着观察者从A向C运动
时，光线走过了望远镜的长度。当光线达到眼睛时，望远镜是在CD位
置上。同样，6个月后，C点的观察者的望远镜指向了GH方向。CD和
GH约有40秒的偏角差。布拉德雷从这个“光行差”的值估计太阳光到达
地球的时间为8分13秒。这个值比上半个世纪罗默测定的11分更接近正
确值。布拉德雷观测到了光行差现象，即星的表观位置在地球轨道速度
2024年4月21日发(作者：束代容)
光速测定的历史
17世纪前，天文学家和物理学家以为光速为无限大，宇宙中恒星的
光都是瞬时到达地球的。意大利物理学家伽利略首先对上述论点提出怀
疑，为了证明光速的有限性，他在1600年左右曾做过粗糙的实验，他确
定了A用灯光把信号传到B并收到从B回来的信号所需要的时间。这个实
验是在晚上当两个观察者紧靠着站在一起，以及当他们相距近一英里时
分别进行的。如果能发觉有时间差，那么，光就是以有限速度传播的，
伽利略不能从他的实验解决这个问题。但他提出了一个完全不同的问
题，他评论道，在木星后面的木星卫星时常消失，可以用来作光速的测
量。
1、罗默的光速测定法
意大利的天文学家卡西尼作为被路易十四召到巴黎的大科学家之
一，大约在1642年，对木星系作了长期的研究。出生于丹麦奥尔胡斯
（Aarhus）的年轻天文学家罗默也移居在巴黎，他和让·皮卡特
（Piccard J，1620～1682）一起观察了木卫的食。他们注意到，这些卫
星在它们的轨道上运转的时间在一年的各个时期不都是相同的，并且当
木星的视大小变小时，这运转的时间大于平均值。但实际的运动中这种
不均等性是极少发生的，罗默确信观察到的不规则性是光速有限的一个
证据。在1676年9月，罗默向法国科学院递交了报告，报告中说：发生
在11月的下一次第一个卫星食的时间要比根据8月的观察进行计算所得
到的时间迟10分钟左右，这个矛盾可以用假定光从木星到地球需要时间
而得到解释。如图1，当地球从E
l
转到E
2
时，第一个木卫食的时间比从
它的平均运转周期中计算所得的时间晚几分钟。罗默把这误差解释为由
于光行走OE
2
距离多费了时间。当地球从E
3
运转到E
4
时，食的发生时间
要比预计的早。在11月9日，这次食发生在5时35分45秒，而据计算，它
应该发生在5时25分45秒。11月22日，他向科学院更详细地解释了他的
理论，并讲到，光穿过地球的轨道需要22分钟（现在所知道的更精确的
值为16分36秒）。科学院没有立刻接受罗默的理论。皮卡特赞成这理论
而卡西尼则反对。罗默根据的是他对第一个卫星的计算，他坦率地讲
道，从观察其他三个卫星所做出的类似计算可能不会成功，因为它们运
行的不规则性尚未被测定。在卡西尼的心里，这个事实有力地反对了罗
默解释的证据。罗默在法国的声誉迅速提高，他做了法国皇太子的私人
教师。1681年，丹麦国王克利斯汀五世（Christian V）把他从法国召回
任丹麦任皇家天文学家。
图7-10为布拉德雷试图测量γ座的视差
图7-9为罗默的光速测定法
2、布拉德雷的贡献
在罗默回到祖国以后，对他的理论的信心在巴黎衰落了；但在英国涌
得到了著名天文学家哈雷的热情支持，并被牛津的萨维利安
（Savilian）天文学教授布拉德雷（Bradley James，1693～1762）以意料
不到的方式所证实。当他努力测量星体的视差时，他惊讶地发现它的位
移并不全像他所预料的那样；如图2，布拉德雷预料从6月到12月会显示
星体从S′到S″的表观运动，而在3月和9月，星体居于天球的中间位置。
事实上，6月和12月的位置相同，他没有发现视差的影响。但在3月和9
月星体却不在相同的地方出现。布拉德雷开始时不知道如何解释这一现
象。在1728年9月的某一天，他和同伴们在泰晤士河上乘船航行，他观
察到，似乎每一次船转换方向时风都变了向，他向船夫提出的一个问题
引起了很有意义的回答，即桅杆顶上风标方向的变化仅仅是由于船的航
向的变化，而风全然如故。他立刻猜想到，光的前进的传播跟地球在它
的轨道上的前进相结合时，光的前进传播肯定产生每年一度的方向变
化，天体的变化在这种方向上是通过依赖于这二者的速度之比而被看见
的。如图3，若令AB为望远镜的方向。当地球载着观察者从A向C运动
时，光线走过了望远镜的长度。当光线达到眼睛时，望远镜是在CD位
置上。同样，6个月后，C点的观察者的望远镜指向了GH方向。CD和
GH约有40秒的偏角差。布拉德雷从这个“光行差”的值估计太阳光到达
地球的时间为8分13秒。这个值比上半个世纪罗默测定的11分更接近正
确值。布拉德雷观测到了光行差现象，即星的表观位置在地球轨道速度