第1章 不可思議的光速

01 伽利略測量光速

光，是宇宙中最常見，但又最神祕的自然現象，直到今天，我們依然不敢說了解光。

在我們的世界裡，光無所不在，因此很難想像，一個沒有光的世界將會是什麼樣子。

人類漫長的歷史中，大家一度認為光線的傳播不需要任何時間，也就是說，光的傳播速度無限快。這非常符合我們的常識。當你在漆黑的房間裡劃亮一根火柴，火柴發出亮光的一剎那，整個房間就亮了，沒有人會看到自己的手先亮起來，然後是自己的腳亮起來，最後再看到房間的牆壁慢慢顯現在黑暗中。當太陽從山後升起的一剎那，地面上所有的東西都同時披上金色外衣，誰也沒有看過陽光像箭一樣朝我們射過來。

但是，400多年前，義大利科學家伽利略（Galileo Galilei）不相信光的傳播不需要時間。伽利略猜想，我們感覺不到光的速度，一定是因為它跑得實在是太快了。

伽利略為什麼能成為世界歷史上最偉大的科學家呢？有一個重要的原因，就是他不僅止於想而已。每當有了一個猜想，伽利略總是想盡辦法，用實驗來證明它。你也想當科學家嗎？

記住，想當科學家，就得先讓自己成為「實驗狂」，就像伽利略那樣。

那麼，伽利略如何以實驗證明光的速度有限呢？

在一個月黑風高的夜晚，伽利略一行四人，分成兩組，爬到兩座相距很遠的高山頂上。每組人的手裡都拿著一盞煤油燈和一個鐘擺計時器。可憐的古人，那時候還沒有發明手電筒和電子錶，能發出光亮的東西通常只有火把和煤油燈。

伽利略在煤油燈外面套上一個罩子，只要罩子一拉開，光就會照射出來，罩子一蓋住，光就滅了，好歹算是做出一個簡陋的手電筒。

伽利略的智慧過人，他很清楚，由於光速太快，想要靠這麼簡陋的裝置測量光速極為困難，但是他想到統計學的方法消除誤差。他很清楚，在打開、關閉煤油燈的過程中，必然會有很多來自各方面的誤差，要消除這些誤差，可以重複做大量的實驗，然後取平均值。重複次數愈多，愈能夠接近真實數值。

想想看，就在那樣一個漆黑的夜晚， 74歲的伽利略老先生和他的夥伴們在相距很遠的兩座高山上，不斷地打開、關上煤油燈，試圖記下光傳播所需要的時間。這是一幅多麼勵志的畫面啊！