1676年 光速

奥勒·罗默尔（Ole Christensen Roemer,1644—1710）克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens,1629—1695）

上图：2004年3月，哈勃空间望远镜拍摄的伪彩色红外照片显示，木卫一（中央）和木卫二（右侧）穿过木星表面。木卫二的和木卫一的阴影在左侧，木卫三的阴影在右上方。下图：罗默尔用木卫一的掩食观测来估算光速的观测日志节选。

伽利略《星际信使》（1610年），以太的末日（1887年）

对光的本质的争论贯穿了整个人类历史。古希腊哲学家亚里士多德、欧几里得和托勒密相信，光是从眼睛里发射出来的射线；因为我们睁开双眼就能立即看见像星星那样遥远的物体，所以他们相信光一定以无限的速度运动。但是基于一些早期的光学实验，11世纪科学家如穆斯林物理学家海塞姆和波斯学者比鲁尼等人认为，光的速度是有限的。这场辩论持续到了17世纪，开普勒认为光速无限，伽利略认为光速有限。一次决定性的测量迫在眉睫。

第一次对光速做出很好估计的是丹麦天文学家罗默尔，他发展了伽利略原创的思想，用木星的卫星作为天文钟计时，但他不是为了测量观测地点的经度，而是为了测量光的时间。罗默尔观测了上百次木卫一的掩食，仔细地对木卫一在木星的阴影中消失和重新出现的时间进行记录。他注意到他预测的掩食时间总是不同于观测到的实际时间，而是带有一个系统偏差：当地球离木星最近的时候，掩食早出现11分钟；当地球距离木星最远的时候，掩食晚出现11分钟。罗默尔推断这个差别正是因为光速是有限的。在荷兰同事惠更斯的帮助下，根据罗默尔的掩食数据估算出光速大约是22万公里/秒。18世纪英国天文学家布拉德利用更精确的恒星光行差和19世纪迈克尔逊-莫雷实验测量的光速的真实值比罗默尔结果大35%。在罗默尔的年代和知识背景下，能得出这样的结论已经很了不起了。■