根据麦克斯韦电磁场方程,可以推导出真空光速(c)的公式:在上式中,ε0表示真空介电常数(或真空电容率),μ0表示真空磁导率。
因此,光速是一个物理常数,它的值取决于我们所处的宇宙的物理特性,并且不会改变。这种特性导致了光速大约为每秒30万公里。此外,关于光速为什么是恒定的问题,在宇宙大爆炸之初,发出了无数的高能射线,这些射线直到现在都没有消失,一直弥漫在宇宙中的每一个地方,称之为宇宙背景辐射,这些辐射,我们的电视就能接收到,没有信号时你电视上显示的那些雪花点就是宇宙背景辐射。其初始速度就是现在的光速:约30万公里每秒。此后这个速度就再也没有变过,形成了现在遍布宇宙每个方向每个角落的宇宙微波背景辐射。它制造出一个充满宇宙的大电磁场。只要光源在这个电磁场中振动,立刻就能被充满宇宙的电磁辐射加速到30万公里每秒。这就是为什么光速被固定为30万公里每秒的原因。
光速约等于30万公里每秒是基于实验和理论的结果。
在实验中,人们使用精密的仪器测量光在真空中传播的速度,发现光速约为每秒299,792,458米,即约等于每秒30万公里。
在理论上,光速的大小是由爱因斯坦的相对论理论所描述的。根据相对论的公式,光速是一个常数,与观察者的运动状态无关,而且是宇宙中最高的速度。这个公式可以用来解释许多与光速有关的现象,如时间的相对性和质量的增加等。
因此,光速约等于每秒30万公里是基于实验和理论的结果,是一个被广泛接受的物理常数。