本文目录
为什么光速只能是30万公里每秒是什么限制了光速
为什么光速只能是30万公里每秒？是什么限制了光速？
大家都知道，光线是现在宇宙所有物质中，在真空中传播速度最快的（排除量子纠缠和宇宙膨胀现象，因为它们都不能传递信息），这个速度值为299792458米每秒，为了便于记忆和计算的方便，人们通常将光速近似看作30万公里每秒。那么，有朋友不禁要问了，为什么光速不是每秒35万公里、40万公里，只能是30万公里每秒，是什么限制了光速呢？
在16世纪之前，人们对于光速的认知，还普遍停留在它是瞬时的概念，认为无论多远的距离，光线都可以立即到达，也就是说那时候的人们以为光速是无穷大。进入17世纪以后，以伽利略和牛顿为代表的一批伟大物理学家，针对世界中宏观物质的运动，相继提出了经典运动学和经典力学的一批定律，从而为近现代物理学的发展奠定了坚实的基础。特别是经典力学定律的提出，人们对物体运动的速度、加速度以及力的平衡等方面的认识，进入了一个全新的阶段。于此同时，人们对于“无穷”在物理学上的应用也变得愈发谨慎，从数学的角度来看，“无穷大或者无穷小”是推动解决问题的重要设定，但对于物理学来说，物质的“无穷”也就意味着失去了物质存在的条件，对于速度来说，只要是物质，就不可能拥有无穷的速度，这是当时人们非常朴素的认知。
为了探求光的速度，在17世纪时伽利略就早早地“动手”了，他应用的方法很简单，就是在两个相隔一定距离的山顶上，用交替遮盖住灯光的方式，通过计算时间差来确定光速，很显然这个实验受到实验者的主观因素影响太大，误差非常明显，没有取得实质性进展。
后来又有包括丹麦科学家罗默、英国科学家布拉德利、法国科学家斐索等，分别应用观测木星一法、恒星光行法、齿轮测速法等，对光速进行了进一步的测量，可以想象得到，应用不同的方法，测量出来的光速值肯定不一样，所以在相当长的时间内，人们判断光速值的具体大小，是靠实验的科学性、实验的精确性来支撑的，但是这些方法都是实验而已，光速本身应该是一个客观存在的状态，有什么方法能触及到它的本质呢？
这里不得不提另外一位伟大的人物-苏格兰麦克斯韦，他在研究电磁学基本规律时，在假定电磁波所通过的空间为均匀且各向同性的基础上，提出了著名的麦克斯韦波动方程，主要体现在4个形式上非常完美的方程上，这4个方程爱因斯坦对之都高度赞叹，这4个方程的表达式为：
以上4个方程分别从不同的角度，阐述了电场和磁场的统一性，同时又确立了场源一致性的结论。从该方程组中，可以通过数学上的矢量分析方法，将之进行相应的换算和推导，最终得出电场和磁场（也可称为电磁场方程，中间过程比较复杂，这里不再列出推导过程），即：
将这个方程与之前科学界已经得出的机械波动方程相比较，不难看出二者在表达上的相似性，下面这个表达式即为机械波动方程。从机械波动方程可以看到，只要一个物体，在时间和空间上的变化，只要满足这个方程，就可以认为该物体进行的运动，呈现的是以波形式传播的状态。
据此，麦克斯韦从推导出来的结果，提出了一个大胆的结论，那就是光线是一种电磁波，电磁波的传播速度等于光速。同时，依据这个结论，测算出光速表达式为：c=1/(μ*ε)^(1/2)，这里μ为介电常数，ε为磁导率。当然这两个常量也需要通过实验的方法测量。
后来，众多科学家们又通过更加精密的实验，实验结果均证实了麦克斯韦的预言是正确的，而且进一步对两个参数进行了测量，从而得出越来越精确的光速值。特别是应用激光干涉法，将激光干涉仪测出的结果与基准波长86-氪605纳米光谱线进行对比，理论上的误差率仅为10亿分之一，基于此种方法的测量结果，在1983年的国际计量大会上正式将光速定义为299792458米每秒，这个值被完全固化了下来，并以此为基准，将光线在真空中传播299792458分之一秒所经过的距离，定义为“米”。
通过以上的分析可以看出，光线传播速度的有限性，取决于光作为一种电磁波的物质性。爱因斯坦正是基于光速不变原理，提出了狭义相对论，同时推导出了质速方程和质能方程，为人们进一步深入认识物体的运动与时空的关系提供了理论支撑。即使以后随着科学技术的发展，人们对光速的测量精度进一步提升，对光速值进行了修正，也只能说明我们对光速本质的追求又更精一步、更近一步，这只是测量方法上的进步，无法改变光速作为一种客观存在的本质属性。
为什么光速恒定为30万公里每秒
对于光的讨论，古代就有。亚里士多德坚持认为光的传播不需要时间，一触即达。但古希腊的哲学家恩培多克勒则坚持认为光是在不断移动的，既然是移动就需要时间。
时间来到了现在，人们认为恩培多克勒是对的，并对光速的数值进行了测量，但由于起初测量的不科学性，导致结果误差很大，但好的是，总归是有了可用于计算的数值。
到了18世纪中后期时，光速的数值已经较为的精确了，与现在的299792458 m/s虽有差距，但总归是让人们的认识提高了层次。
麦克斯韦认为光也是电磁波的一种，且根据方程组推导出来，光速v是3*10^8m/s。
在爱因斯坦之前，人们一直受着以太这个绝对静止参考系的影响，他们认为光速是相对于以太传播的。但迈克尔逊-莫雷的实验给了爱因斯坦启发。
于是爱因斯坦提出了狭义相对论，其基本假设就是光速恒定。后来，科学家们做了一系列的实验去验证，总之，爱因斯坦是对的。
光速虽然在不同参考系中都是光速，但是在不同介质中，比如在金刚石中传播速度只有124000km/s，所以光会在有介质的地方速度降下来。
如果这个光速恒定值被推翻，那必然是一个特大的新发现，物理界自然要震荡，毕竟许多理论都是假设在光速不变基础上的。
光速刚好每秒三十万公里，是设计出来的还是巧合
在现代物理学上，目前定义的光的速度是299792458米/每秒，每秒30万公里是一个便于我们使用的近似值。这个值是经过数辈科学家几百年的努力精确测量的结果，不是巧合、也不是设计的。
要回答题主的问题，我们不妨从光速的测量史说起。光速如此快，因此其测量难度很大，光速的测量经历了辩论期、物理测量法、天文测量法、实验测量法、干涉法几个阶段。
辩论期
早期，人们认为光是瞬时传播的，即光速是无限大的，包括古希腊科学家的鼻祖亚里士多德在内，都认为光的传播是瞬时的，包括一些科学界的大佬开普勒、笛卡尔等，也都认为光速是无限大、不可测的。然而伽利略认为光虽然传播很快，但却是可以测量的。
物理测量法
最初伽利略测量光速，采用了最原始的物理方法，即两人拿灯在两个山头，通过发出光到看到光的时间和山头的距离来计算光的传播速度。结果可想而知，由于光速实在太快了，在两个山头之间传播的时间根本无法确定。但这也开始激起人们对光速探索的兴趣。
天文测量法
17世纪后期，随着天文望远镜的发展，光是否具有速度有了定论。1676年，丹麦天文学家罗麦在观测木星时发现一个有趣的现象：在一年的不同时期，木星的卫星的隐食周期是不同的;地球处于木星和太阳之间时和太阳处于地球和木星之间时，周期相差十四五天。他猜测这种现象是因为光具有速度。此后惠更斯根据罗麦的数据和地球半径计算出光的传播速度为214000千米/秒。
虽然此数据与目前光速的值差别很大，但是这是人类第一次计算出的光速值，具有里程碑意义。
实验测量法
19世纪，科学家开始使用实验对光速进行测量，其思想是将难以测量的光速，通过实验，转化成容易测量的对象进行计算。比较著名的是齿轮测量法。光在光路上传播时，经过两次齿轮的间隙后被人看到，只有在齿轮转速为某个值时，光才可以穿过间隙，这样就把光速的计算，转化成了齿轮转速的计算。后来经过多次改良，这种方法计算的光速为298000千米/秒，误差已经很小了。
干涉法
现代物理学中，使用波长和频率计算光速，计算出真空中的光速值为299792458米/每秒的固定值。通过了解光速的测量历史，我们不得不佩服科学家的智慧，也不由得感慨，科学探索永无止境！
回到题主的问题，光速是一个固定值，是数辈科学家精确测量的结果，既不是设计的、也不是巧合。
1光速是多少公里为何
世界上没有1光速这个单位，任何速度都是按照时间单位来计量的，光速当然也不例外。
就像没有1车速、1人速、1飞机速一样，没有时间单位，就无法计量速度。比如汽车速度1小时多少千米，人步行或跑步的速度1小时多少千米，飞机速度一小时多少千米。
只能这样表述，人家才能够知道你要说什么，这才是具备常识的话。
如果你说1跑速是多少，谁能回答？你自己能回答吗？
大概这位朋友要问的是光速多快吧，下面我们就来谈谈光速到底多快是怎么得来的。
科学家们为了得到光速的准确数值，经历了几百年的研究和测量，现在光速已经成为物理学和天文学最重要的一个常数。
1638年，现代科学的鼻祖伽利略就开创了光速测量的先河。不过他限于当时的条件，使用的方法非常“民科”，就是采用2个人站在距离1英里的两个山头，通过相互举灯笼来计算光传播速度。这种原始的方法当然无法测出光速，但开启了人类脑洞，引领了后人。
1676年，丹麦天文学家奥勒·罗默成为人类第一个用科学方法测量光速的人。他经过长期观测，通过计算木星与卫星的掩映关系，得出了光速的基本数值。
1849年，法国物理学家阿曼达·斐索采用齿轮遮光计数法得出了光速的近似值，每秒为3150000千米；1862年法国物理学家莱昂·傅科在斐索实验基础上改良提高了精度，得到298000千米/秒的精确值；1849年，美国人迈克尔逊在傅科方法基础上，拉长了实验距离，将过去光源反射8公里提升到35公里，得到了299796千米/秒的更精确数值。
至此，人们认为用传统的实验方法在地球上再也得不到更精确的值了。
1972年，美国科学家们用现代科学手段~激光干涉法，得到了最精确的光速数值，确定光速在真空中每秒的传播距离为299792456米。
而我们现在采用的精确光速数值是299792458米，这里有两米之差，这是为什么呢？
原来之前的度量衡“米”与光速没有形成一个准确的整数比，因此测量出来的光速后面还会有许多小数点，无法最精确取值的。这已经不再是光速精度的问题了，而是“米”这个尺度与光速不匹配的问题。
为了解决这个问题，在1983年召开的国际度量衡第17届大会上，重新定义了“米”的概念，把1米定义为“光在真空环境下1/299792458秒内通过的长度”。
这样把“米”的长度作了极微小的调整，“米”的定义更精确了，光速也成了一个准确的整数值了，可谓“一箭双雕。
经过三百多年的努力，人类终于掌握了光速的准确数值，而自从爱因斯坦的相对论问世以来，光速已经成为现代物理学、天文学及其辐射到各个学科的最重要常数。
光速每秒钟299792458米，所以1光秒等于299792458米，约30万千米，这是光速的基本常数。
1小时3600秒，所以1光时等于1079252848800千米，也就是约10.8亿千米；1天24小时，1光天就等于25902068371200米，约259亿千米；光年按儒略年计算，1个儒略年365.25天，1光年就等于9460730472580800米，约94.6万亿千米。
在天体距离测量中，一般取值1光秒30万千米，1光年94.6万亿千米。
所以，没有1光速。一般常用只有光速，也就是每秒光在真空中传播的速度约30万千米；光年，光速在真空中传播1年的尺度。如果需要用光分、光时、光天也可以计算出来，但比较少用。
这就是为何1光速不知是多少公里，也没有为何的原因。
谢谢阅读，欢迎讨论。
时空通讯原创版权，侵权抄袭行为将会受到法律责任追究，敬请理解支持。
