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环球物理|【物理前沿】为什么光速是每秒299792458米？( 二 )


光速无意义
说到底 ， 数字本身其实并不重要 。 毕竟它是有单位的：米/秒 。 在物理学中 ， 任何带单位的数字都可以改变取值 ， 因为我们首先要对它的单位进行定义 。 例如 ， 要想以“米/秒”的形式表达光速 ， 首先要决定“一米”和“一秒”究竟意味着什么 。 因此 ， 对光速的定义是与对长度和时间的定义紧密相连的 。
在物理学中 ， 我们更关注那些没有单位或维度的常数 ， 即在物理理论中仅以数值形式存在的数 。 这些数字似乎要基本得多 ， 因为它们不需要依赖任何定义 。 换句话说 ， 如果我们日后结识了某个外星文明 ， 我们也许无法理解它们测得的光速 ， 但对于那些没有维度的常数 ， 我们则可达成共识 ， 因为只是单纯的数字而已 。
环球物理|【物理前沿】为什么光速是每秒299792458米？
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所谓的“精细结构常数”就是这样一个例子 ， 它是光速、普朗克常数、以及自由空间磁导率的结合 ， 约等于0.007 。 0.007后面没有单位 ， 只是一个纯粹的数字 。
所以从一方面来看 ， 光速可以取任何值 ， 因为它自带单位 ， 因此取值会随着我们对单位的定义而变化 。 但从另一方面来看 ， 光速又不能取其它值 ， 因为这样一来 ， 精细结构常数也得随之变化 。 但我们的宇宙选定的精细结构常数偏偏就是0.007 ， 对此我们也无从改变 。 既然这一点不能变动 ， 并且放之四海而皆准 ， 光速的取值也就不能随意更改了 。
那么 ， 为何精细结构常数偏偏是这么个数字呢？好问题 ， 科学家们也不知道 。


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