真空光速不变是相对论的一个基本假设，也是目前物理学最优的选择，无法被实验直接证明诺奖得主罗默。为了说明这个解读，我们需要一起来回顾一下物理学中的基本概念。
一、什么是速度诺奖得主罗默？估计很多小伙伴看到这个问题都会忍不住发笑吧，这么简单的问题，小学生都会，物体移动的距离与通过这段距离所消耗的时间的比值就是速度。比如百米测试的时候，发令枪一响，秒表就开始计时，当冲过终点线的时候按下秒表，记录下一个时间间隔，用100米除以这个时间，得到的就是百米的平均速度。
在这个测量的过程中其实隐含着如下的基本假设：存在着一个长100米的跑道，其长度永恒不变，并且跑道是静止的；其次，计时开始与计时结束，秒表可以与发令枪和运动员冲线动作同步诺奖得主罗默。
这样的假定，在100米比赛中当然不会有任何问题，赛道尽管在随着地球转动，但我们也可以把它看做相对大地是静止的，长度不会发生变化，时间同步当然也不是问题，即使有误差也可以通过多人同时测量求平均值来减小误差诺奖得主罗默。
可是这样的假定在测量光速的时候就不行，这是因为光速的运动实在是太快了，只要1秒钟几乎就能绕地球赤道转4圈诺奖得主罗默。在地球表面，我们找不到一条足够长适合测量光速的跑道，还有足够精确的计时器。
第一个思考光可能是以有限速度运动的人是伽利略，他采用的测量光速的方法跟测量运动员的百米速度方式一样，在两个山头之间进行测量。可惜这种办法跑道不够长，同时他的钟表计时也太粗糙，所以什么结果都没得到。
二、人类第一次测量光速从前面对速度的测量方法我们可以看出来，要想精确测量光速，需要有两个必备的条件，第一是足够长的跑道，第二是精确的记录光通过这段距离的时间。既然地面上没有适合的条件，科学家们就把目光放到了太空。
伽利略于1610年1月发现的的四个木星卫星中，木卫一最靠近木星。罗默与卡西尼称它为“木星的第一颗卫星”。木卫一每42½小时绕木星公转一次，它的轨道平面与木星绕太阳的轨道平面非常接近，因此，它一部分轨道是在太阳照射木星的阴影里，每一次公转都会出现行星掩星，称此现象为“木卫一蚀”。
丹麦天文学者奥勒·罗默于1676年从测量实验发现光波以有限速度传播。罗默那时就职于巴黎天文台。他通过观察地球和木星在不同距离时，在地面观测木卫一蚀的时间延迟，推测出光速大约等于220,000公里每秒，比现在科学界公认的光速数值低了26%。
之所以罗默得到的光速值与344年后的公认值差距很大，其主要原因是，当时的观测条件比较差，天文学家对木星及其卫星的测量定位，对地球的定位还不够精确，计时器也不够准确造成的。
简单总结，罗默就是利用地球距离木星近木卫一蚀延迟就短，地球距离木星远则木卫一蚀延迟就长，来证明光以有限速度传播，并尝试通过这种现象来计算光速。但毫无疑问的是，罗默的测量方法，无疑是正确的方法，如果能精确测定，不会产生任何争议。
三、视差与光行差尽管罗默计算出了光速的数量级，并第一次给出了比较接近的数值，但纵观其整个测试过程，只能说明光以有限速度传播，并不能说明光是以恒定的速度传播。换句话说，就是还不能证明光速是不变的。
这里面的原因其实很简单，测量的样本数量不够。只有一个木卫一蚀的观测结果，而且相对于光速来说，距离还是太近了，不能证明在整个宇宙中光速都是不变的。还好在罗默提出的光速值大约50年以后，新的现象被发现了，为光速不变增加了比较坚实的证据，这就是光行差。
为了说明什么是光行差，需要先解释一下什么是视差。其实所谓的视差，就是近大远小的视觉效果，我们看到的地面上物体就是这样的。把这个道理推广到宇宙也是如此，距离地球近的天体比较大，距离地球远的天体，就会比较小。
由于大多数恒星都距离我们比较远，所以，想利用视差看出天体的变化很不容易，但随着当时天文望远镜的普及，很多天文学家声称自己观察到了恒星的视差变化，不过最后根据分析，这些宣称基本上是设备毛病或者是视觉误差。
不过有个现象引起了英国天文学家詹姆斯·布拉德利的注意，有天文学家发现有些恒星在原有位置上会发生微小的位置移动，比如北极星，大约每年有40角秒的周期性位置变化；天棓四十月份比7月份要偏北23角秒多一些。
恒星的这种位置移动无法用视差来解释，因为视差是在投影方向产生的，而这种移动是垂直于投影方向的运动。
詹姆斯·布拉德利也考虑了好多种不同的可能性。比如，他曾经考虑过是否是地球的章动引起了相关效应。但是通过对别的星体的观察，发现轨迹不对，这个道理讲不通。
最后，据传说，James Bradley泛舟泰晤士河，看见船掉方向时时，旗帜随风换向，同时又叠加了船的速度，受此启发，而解释了这一新的结果，即所谓光行差。
按照伽利略的速度叠加原理，在知道地球绕太阳旋转的速度的情况下，很容易估算出光速。这个结果按照现代的单位制换算，是301，000，000m/s。
我们注意一下这个光速的测量过程，按照现在知道的天培四与地球的距离147.59光年来看，这相当于选择了一个更长的跑道，还有就是测量时间间隔为3个月左右，以当时的技术条件，相当于提高了时间的测量精度。
不过，这仍然只能说，光在这么长的距离中平均速度大约是某一个恒定值。还是那个道理，测量光速的样本数太少。测量一颗恒星的光行差得到的光速无法说明普遍性问题。
尽管如此，这次测量仍然具有代表性意义，这是因为，天棓四只是漫天星空中的随意一颗，这样的论证过程不是先给出结果再用它来证明，而是先发现天培四的移动再总结规律。随着时间的推移，更多恒星的光行差现象被发现，证明了詹姆斯·布拉德利的解释是正确的。
我曾经以光行差为基础写过一篇《每一张星空照片都能证明光速不变，爱因斯坦的相对论是正确的》用反证法证明了真空光速不变原理。有兴趣的小伙伴可以翻出来看一下。
四、光速的近代测量在罗默测量光速200年之后，第一个把光速测量精度大幅提高的人是美国物理学家迈克耳孙。1877到1879年，迈克耳孙改进了傅科发明的旋转镜，示意图如下：
迈克耳孙在相隔较远的两处分别放置八面镜M1和反射装置M2M3，让一束光从八面镜中的某个面反射，经过反射后通过M2和M3反射回八面镜，并从另一个面反射后进入观察目镜。只有在如图所示的位置时，观察目镜处才会有光。如果八面镜转动一点，经过界面1反射的光就无法照射到M2，观察目镜上就看不到光了。
如果让八面镜旋转起来，并且角速度逐渐增大，会发现在某个时刻又可以从观察目镜中看到光了。这是因为当某时刻界面1刚好倾斜45度角时，光线经过界面1反射到达M2，再返回八面镜时，八面镜刚好转动一格（八分之一周期），于是界面2刚好跑到图中3的位置，将光线反射进入观察目镜。由于视觉暂留现象，观察目镜中一直可以看到光。
假设左右两套装置相距为L，当八面镜转动周期为T时可以从观察镜中看到光，由于L远远大于其它部分的长度，所以光从界面1反射到左侧，再回到右侧八面镜走过的距离为S=2L。
根据刚才的分析，光来回运动一次，八面镜刚好走过1格，时间t=T/8，因此光的速度为
v=S/t=(2L)/(T/8)=16L/T
根据这个原理，迈克耳孙得到了光的速度为299853±60 km/s，与我们今天测量的更加精确的值非常接近。
进一步分析迈克尔逊测量光速的装置，不难发现，其最大的问题不是精度问题，而是仪器测量的光速是折返光速。这样的测量方法不是单程光速测量，证据略显不够充分。
但我们现在已经知道，这种方法已经是当时能够采用的最好方法了，因为在测量光速的过程中无法同步两地的时钟。如果未来能解决异地时钟同步的问题，才能彻底解决光速测量的疑难。
现在，人们使用更加精确的方法得到光在真空中的速度为299792458m/s，并且利用光速来定义“米”的概念。1米就等于光在真空中传播299792458分之一秒内传播的距离。
结束语从前面我们的介绍可以看出，尽管真空光速不变是爱因斯坦提出的一种假设，但这个原理经过了200多年的观测和验证，并不是爱因斯坦拍脑门做出的结论。由于光速的特殊性，目前仍然没有更好的办法做进一步的验证。尽管当下所有的测量事实都支持真空光速不变假设，但所有试验都存在折返测速问题，不是严格意义上的单程光速测量。
不过，这正是科学的魅力不是吗？如果谁能给出更精妙的单程光速测量方法，尽管没有直接提出新理论，仍然会在很大程度上，提高人类对于宇宙、时空的理解。
你会是那个人吗？看好你呦！
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