解密:光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?

物理 相對論 宇宙 愛因斯坦 探索 宇宙解碼 2018-11-28

光速是宇宙中最快的速度,這無可辯駁,一切有靜質量的物體,無論怎麼加速,永遠也到不了光速,因為當無限接近光速的時候,再加速將會需要無盡的能量。但是為什麼光能夠跑的這麼快呢?

解密:光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?

非要說為什麼,我也說不清楚,反正是光從一出生就是這麼快的速度,它不會減速,更不會停下來,可以說光速是宇宙中的常數,就像萬有引力常數一樣,自宇宙創生之初就已經被定義好了的。

光是一種奇怪的物質,歷史上人們關於光是粒子還是波的爭論持續了幾百年。最先由牛頓提出光是粒子的學說,被人們奉為真理信仰了一百多年,但是後來托馬斯·楊做的雙縫干涉實驗等於是直接給粒子說判了死刑。人們又認為光是一種波,但是奇怪的是人們又發現光傳播好像是不需要任何介質的,這與傳統的波的定義不符。

人們又試圖捏造一種無法被觀測到的物質以太,以太作為光的介質充滿整個宇宙空間的任何地方。

後來邁克爾遜等人試圖驗證以太是否存在,以太沒發現,倒是發現了光速不變原理。

解密:光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?

後來,人們終究還是搞不清楚光到底是粒子還是波,又因為發現了光不僅具有粒子性,比如光電效應,又具有波的性質,比如衍射和偏振,於是就只好說光具有波粒二象性,光既有粒子性又有波動性。愛因斯坦基於量子論提出了光子說,成功解釋了光電效應,又創立了相對論,根據相對論計算,結合質能方程式,可以得出光子的相對論質量是m=hν/c^2,光子的質量與其頻率有關,如果光子停止運動了,那麼光子將不會再具有質量,這也就是為什麼說光子沒有靜止質量。另外有一點需要說明的就是光在不同介質中的傳播速度是不一樣的,在真空中傳播的速度最快,而在金剛石中的傳播速度只有真空中的一半。

光速不變原理是相對論成立的前提,根據相對論也可以得出光子沒有靜止質量的結論,或許不妨理解為光子的能量來自於宇宙創生之初,光子沒有靜質量,所以它可以把能量全部轉化為動能,讓光子保持光速前進。

解密:光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?

光的能量來源可謂是多種多樣的,宇宙大爆炸時會產生無數的光子;電燈鎢絲放電時,會激發產生光子;在原子的核外電子從低能級向高能級躍遷的時候,會吸收光子,而從高能級向低能級躍遷的時候,則會放出光子。產生光的方式是有很多種的,反正總有某種方式使得能量轉化為光,而且是在能量守恆的前提下進行的。

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