《解析天文学》应用图解：伽利略最早测光速实验的数学表达

周坚

《解析天文学》应用图解：伽利略最早测光速实验的数学表达

周坚/2017年7月13日

《解析天文学》创立于2009年3月8日，理论依据是发现于2008年6月29日的周坚定律，发现依据是1998年发现宇宙正在加速膨胀的高红移Ia超新星哈勃图。该图解以应用为主线，通过图形表达的形式，给我们展示一个用数学来探究宇宙的演练场，让我们体会用纸和笔来研究天文的乐趣。

说明：1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。他让两个人分别站在相距一英里的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间，用路程除以相应的时间就是光传播的速度。实验虽然失败了，但这种测量光速实验能否用图形的形式表达出来呢？显而易见，在解析天文学创立之前没有这个先例，但在解析天文学创立之后的现在我们竟然能够实现这种想法。依据光速分别绘制两个举灯人的光传播距离与光传播时间一一对应的双重刻度轴，在双重刻度轴上分别找到1.6千米(1英里)的光点的对应位置。但是，这两个位置的光点我们又该如何分别定义呢？同样的问题，在解析天文学创立之前没有这个先例，但在解析天文学创立之后的现在我们竟然能够实现这种想法。依据米光这个以米为单位的光传播距离特征光点的概念，我们很容易获得这两个位置光点的定义，它们都是1.6千米光（1英里光），用数学表达式的方式来表达就如图所示，用文字书写就是1.6千米光［1.6千米；0.534×10-5秒］，最后我们再依据题意将它们进行加法运算，如图所示，由此获得实验的实际结果，3.2千米光［3.2千米；1.068×10-5秒］。总而言之，引进以米为单位的光传播距离特征光点的米光概念，不仅能够真实反映光传播过程中的每一个细节特征，而且还能够进行有效运算，这真是不仅为我们研究天文带来极大的应用方便，而且还让我们有了极清晰的分析思路。