菲索的旋转齿轮法的原理图如下：
接下来的事情就像一场比赛，大家比赛看谁能更精确地测量出光速。在这场比赛中，有两大阵营，就是天文学家阵营和物理学家阵营。天文学家用天文观测的方法来计算光速（除了利用我们前面说到的类似罗默观测木星卫星的方法来观察其他行星的卫星，还有一种方法叫光行差，这里不多介绍，有兴趣可以自己上网查），而物理学家试图在实验室中精确地测量出光速。刚开始，天文学家一直跑在前面，毕竟光的速度太快了，在天文的大尺度范围内显然更容易观测到因为光速有限而产生的各种天文现象，但对实验物理学家来说，要想让实验的精度提高到足以测量光速，那真是比登天还难。不过，普通大众总是更愿意相信实验室中的数据，因为天文观测离我们太遥远，人们迫切地希望能在实验室中真正测量出光速来，毕竟看得见摸得着的实验设备还是更让人觉得温暖一点。但是想要提高实验精度谈何容易，因此一直到罗默证明光速有限后又过去了一百七十多年，直到1849年，法国物理学家菲索（Fizeau，1819-1896）才想出了一个绝妙的主意来测量光速。这个点子实在是太棒了，下面我们来看看菲索的旋转齿轮法是如何测定光速的，凡是见过这套实验设备的人无不拍案叫绝。
光速测量的比赛还在继续，各种各样的新方法被发明出来，实验精度被一步步地提高，我们就不再继续深究下去了。我只想通过前面的讲述让你明白，人类在测量光速的路上是如何艰难跋涉的，光速也绝不是某人的凭空想象，而是几代人的不断努力才发现的大自然的奥秘。但本章关于光速的故事才刚刚开始，好戏即将上演。
【图3-1】菲索的旋转齿轮法测量光速的原理图
伽利略死后又过了三十多年，也就是到了1675年左右，人类终于首次证明了光是有传播速度的。这个荣誉要授予一个丹麦天文学家，他的名字叫罗默（Romer，1644-1710）。罗默特别喜欢观测木星（这是最容易在地球上看到的一颗星星，很大很亮。像我在上海这样的城市，夜晚的天空很亮，天上只能看见少数的几颗星星，一般来说，那颗最亮的像灯泡一样挂在天上的星星，通常就是木星）。当年伽利略第一个发现木星原来也有卫星，而且至少有四颗。这四颗卫星围绕着木星公转，从我们地球的角度看过去有时候这些卫星会转到木星的背面去，于是就产生了如同我们在地球上看月食一样的现象，木星的卫星慢慢地消失，然后又在木星的另一侧慢慢出现。罗默对木星的“月食”现象整整观察了9年，积累了大量的观测数据。他惊奇地发现，当地球逐渐靠近木星时，木星发生“月食”的时间间隔会逐渐缩小，而当地球逐渐远离木星时，木星发生“月食”的时间间隔会逐渐变大。这个现象太神奇了，因为根据当时人们已经掌握的定理，卫星绕木星的运转周期一定是固定的，不可能忽快忽慢。罗默经过思考，突然灵光一现：我的天，这不正是光速有限的最好证据吗？因为光从木星传播到地球被我们看见需要时间，那么地球离木星越近，光传播过来的用时就越短，反之则越长，这用来解释木星的“月食”时间间隔不均现象真是再恰当不过了。罗默的计算结果是光速为22.5万千米/秒，已经和真相差得不远了。罗默最大的贡献在于，他用翔实的观测数据和无可辩驳的逻辑证明了光速有限，并且还精确地预言某一次木星“月食”发生的时间要比其他天文学家计算的时间晚10分钟，结果事实与罗默的预言分毫不差。从此，光速有限还是无限的争论画上了句号，整个物理学界都认同了光速是有限的。
一束光穿过齿轮的一个齿缝射到一面镜子上，然后光会被反射回来，我们在这个镀了银的半透镜后面观察（这种镜子有种特殊的性质，就是一半的光会被反射掉，一半的光会被透射过去。这种现象一点都不稀奇的，你在家里对着窗户朝外看，如果明暗合适，就既能看到自己的影像又能看到外面的景物，这就是光的半透射现象），想象一下，如果齿轮是不转的，那么被反射回来的光原路返回，仍然通过那个齿缝被我们看到。此时，你开始转动齿轮，在刚开始转速比较慢的时候，因为光速很快，光仍然会通过这个齿缝回来。但是当齿轮越转越快，越转越快，到一个特定的速度时，光返回的时候这个齿缝刚好转过去，于是光被挡住了，我们就看不到那束光了。当齿轮的转速继续加快，快到一定程度时，光返回的时候恰好又穿过了下一个齿缝，于是我们又能看见了。这样的话，我们只要知道齿轮的转速，齿数，还有我们的眼睛到镜子的距离，就能计算出光速了。注意，这个实验的最伟大之处就是不再需要一个计时器，在这之前所有的实验室测量都失败的根本原因，就在于找不到有足够精度的计时器。但是你们也别以为菲索很轻松，事实上因为光速实在太快了，菲索只能不断地加大光源到镜子的距离，这样就对光源的强度提出了更高的要求，还要不断地提高齿轮的齿数，齿数太少精度也不够。就这样，在菲索不懈的努力下，终于当齿数上升到720齿，光源距镜子的距离长达8千米之遥，转数达到每秒12.67转的时候，菲索欢呼一声，他首次看到了光源被挡住而消失了，当转速被提高一倍以后，他又再次看到了光源。菲索终于胜利了，他计算出了光的速度是 31.5万千米/秒，和光速的真相已经咫尺之遥了。
