光以天文学家能测量到的最快速度穿过宇宙。事实上，光速是一个宇宙速度极限，没有任何东西比它运动得更快。光速有多快？这个极限是可以测量的，它也有助于定义我们对宇宙大小和年龄的理解。

什么是光：波还是粒子(light: wave or particle)？

光速很快，每秒299792458米。它如何做到这一点？要理解这一点，了解光的真正含义是很有帮助的，这在很大程度上是20世纪的一项发现。

几个世纪以来，光的性质一直是个谜。科学家们很难理解其波和粒子性质的概念。如果它是一个波，它通过什么传播？为什么它以相同的速度向各个方向移动？那么，关于宇宙，光速能告诉我们什么呢？直到1905年阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）描述了狭义相对论，这一切才成为焦点。爱因斯坦认为空间和时间是相对的，光速是连接两者的常数。

什么是光速(the speed of light)？

人们常说光速是恒定的，没有什么比光速更快的了。这并不完全准确。每秒299792458米（每秒186282英里）是真空中的光速。然而，当光线通过不同的介质时，它实际上会变慢。例如，当它在玻璃中移动时，它在真空中的速度降低到大约三分之二。即使在接近真空的空气中，光线也会略微减慢。当它在太空中移动时，会遇到气体和尘埃云，以及重力场，这些都会稍微改变速度。气体和尘埃云在光线通过时也会吸收一些光线。

这种现象与光的性质有关，光是一种电磁波。当它通过一种材料传播时，其电场和磁场会“干扰”与之接触的带电粒子。这些扰动会导致粒子以相同的频率辐射光，但会产生相移。“扰动”产生的所有这些波的总和将产生与原始光具有相同频率的电磁波，但波长较短，因此速度较慢。

有趣的是，光的运动速度和光的运动速度一样快，当它经过具有强烈引力场的空间区域时，它的路径可能会弯曲。这很容易在星系团中看到，星系团中含有大量物质（包括暗物质），这会扭曲来自更遥远物体（如类星体）的光路径。

光速与引力波

目前的物理学理论预测引力波也以光速传播，但这一点仍在被证实，因为科学家正在研究黑洞和中子星碰撞产生的引力波现象。否则，就不会有其他物体移动得那么快。理论上，它们可以接近光速，但不能更快。

其中一个例外可能是时空本身。看起来遥远的星系正在以比光速更快的速度远离我们。这是一个科学家仍在试图理解的“问题”。然而，一个有趣的结果是，一个旅行系统的思想基础上的翘曲驱动器。在这种技术中，航天器相对于空间处于静止状态，实际上是空间在移动，就像冲浪者在海洋上冲浪一样。理论上，这可能允许超光速旅行。当然，还有其他一些实际和技术上的限制，但这是一个有趣的科幻概念，正在引起一些科学兴趣。

光的传播时间

天文学家从公众那里得到的一个问题是：“光从X物体到Y物体需要多长时间？”光为他们提供了一种通过定义距离来测量宇宙大小的非常精确的方法。以下是一些常见的距离测量：

• 地球对月球：1.255秒
• 太阳对地球：8.3分钟
• 我们的太阳距离下一颗最近的恒星：4.24年
• 穿越银河系：100000年
• 距离最近的螺旋星系（仙女座）：250万年
• 可观测宇宙对地球的极限：138亿年

有趣的是，有些物体超出了我们的视觉能力，仅仅是因为宇宙正在膨胀，而有些物体“在地平线上”，超出了我们的视觉范围。它们永远不会进入我们的视野，不管它们的光速有多快。这是生活在一个不断膨胀的宇宙中的迷人效果之一。

卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑