驅使光子前進的動力是什麽?光子是怎麽達到光速的

朝宗驚鳴 2024-05-03 23:43:53

光應該是宇宙中最常見也是最神秘的存在了。最開始,大部分人都認爲光是瞬時作用的,就是沒有速度的概念,無論傳播到多遠的距離,都不需要消耗時間。這種印象也很符合我們的認知。因爲只要光一出現,瞬間就可以填滿小黑屋。

愛因斯坦提出了光電效應,認爲光的能量形式也是一份份的,也就是量子形式的,從此光又有了新的描述形式-光量子,簡稱爲光子。光子從一旦誕生開始就以光速在運行,光子的靜止質量爲零。光子只要不被吸收,就永遠停不下來,而且光子的壽命幾乎是無限長的。

從牛頓的力學三定律我們可以了解到,宇宙中的物體在不受力的狀態下可以保持靜止或者勻速直線運動的兩種形態。如果想要改變一個物體的運動狀態,讓它加速運動或者減速運動,那麽必須要給它提供力的作用。有力才有加速度,速度才會變化,這個道理是非常淺顯易懂的。

比如當你開車的時候,如果想跑得快一點,那就需要猛踩油門才行。這樣車的速度就會提升,這個過程就涉及到了能量轉化問題。石油的化學能通過一系列的操作最終轉化爲車的動能,但是車的速度也是有限的,最終能量因爲地面的阻力都消耗掉了。

愛因斯坦研究發現,他認爲光是宇宙中最快的速度,任何有靜止質量的物體速度都永遠達不到光速。理論上只能無限接近于光速。愛因斯坦曾做過這樣的思維實驗:當時的交通工具火車如果不斷地給它加煤加燃料,火車的速度就會不斷地提升。但理論上只能加速到無限接近于光速。

從狹義相對論的質增效應來看,高速運動的物體質量會不斷地提升。當物體達到光速的50%時,質量就會提升15%。當達到99%的光速時,質量就會提升至700%。這樣就導致想把質量更大的物體提升至光速,那麽需要的能量就會更大。最後的結果就是,有靜止質量的物體永遠都達不到光速。但是光子比較特殊,並沒有靜止的質量,因此也不屬于物質。

根據量子力學來說,光僅僅是一份份的能量。只要一經産生,它的速度就會達到30萬公裏每秒,並不能無緣無故地消失,只能被其他粒子所吸收。我們理解光子的速度,其實可以把光速看成是光子的特有屬性。就像一個人擁有質量一樣,這是一出生就確定下來的。目前已知的四大基本作用力——引力、電磁力、強力和弱力,量子力學可以從基本粒子交換的模型來解釋電磁力、強力和弱力,但是引力粒子目前並沒有被發現。對引力最好的解釋就是愛因斯坦的廣義相對論。

按照規範場論來說,所有基本粒子的質量都應該爲零,但實際上並非如此。科學家提出了希格斯場來解釋這些基本粒子的質量問題。當粒子運動過程中通過希格斯場時,就會和它發生相互作用,從而粒子的速度減少,使粒子獲得質量。但是光子通過希格斯場卻是不同的機制,光子並不會被減速,也不會被賦予質量。光子的靜止質量爲零,30萬公裏每秒的速度就是光子的固有特性。

愛因斯坦認爲,宇宙中有靜止質量的物體都不能達到光速,只能無限接近于光速。同時,信息的最快傳遞速度也只能爲光速。至于經常被大家所提及到的宇宙膨脹速度超過光速等,都不違反愛因斯坦對于光速的設定。

需要說明的是,光在介質中傳播速度比真空中慢。原因是光在介質中的粒子,尤其是電子,發生相互作用時,光傳播的光程變長了,所以宏觀現象就是光的傳播速度變慢。但本質上,光子的速度並未減慢。那麽光是怎樣達到光速的?光又是如何保持光速的呢?驅使光子前進的動力又是什麽?

如果從光子的粒子性角度來解釋,光是由無靜止質量的光子組成。根據狹義相對論,既然光子的靜止質量爲零,它們的速度只能是光速。根據粒子物理標准模型的希格斯機制,沒有靜質量的光子在穿過遍布宇宙的希格斯場時,光子不會發生耦合作用,所以他們不會獲得靜質量,速度也不會從光速降下來。光子一旦被産生出來,他們的速度就會直接達到光速。光子的傳播不需要能量來驅動。如果沒有被物質或者黑洞吸收,他們始終會以光速在真空中無限地傳播下去。

另一方面,如果從光的波動性來解釋,光的本質是電磁波。麥克斯韋電磁場方程組表明,電場和磁場在本質上是統一的。變化的電場會激發出磁場,變化的磁場又會激發出電場。如此反複就産生了電磁波。由于電磁場以光速建立起來,所以電磁波會以光速傳播。電磁場的産生和存在沒有借助于介質,所以光可以在真空中以光速傳播。雖然隨著空間結構的持續膨脹,在空間中傳播的光會出現紅移,但他們不會完全消失在宇宙中,所以只能說光子一生下來就是光速,所以這或許是大自然的一種規律。

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评论列表
  • 2024-05-05 12:38

    2。個人觀點(非教科書)。光(電磁波)的傳遞肯定是,電場,,磁場,,電場,,磁場,,這樣交替傳遞的嗎?不是。如果是這樣,那麽傳遞路徑必定會受到磁場電場幹擾,事實上沒有任何試驗數據表明光傳遞路徑受到電場或磁場幹擾。大量事實表明光傳遞路徑是受到引力的影響。一。光能量是由暗物質粒子傳遞的能量,不存在光子。光能量來自于電子震蕩,也就是電子把震蕩能量波傳遞給了暗物質粒子,暗物質粒子把光能量波傳遞到周邊。當周邊外圍遠方有其它電子時,會吸收暗物質傳遞過來的光能量波,從而産生電子震蕩。因此光沒有質量,只有能量。二,暗物質傳遞光能量是逐個傳遞的(類似于一排人傳遞物體),傳遞速率不變是固定值(即每秒經過了多少暗物質顆粒),因此光速C取決于暗物質密度,暗物質密度高則光速慢,反之暗物質密度低則光速快。三,普通物質內部密度越高,則暗物質密度也越高,二者的密度是互爲因果關系的。因此普通物質內部光速就慢,真空(或空氣)暗物質密度低光速則快。四,暗物質也對普通物質産生拉連力(引力),因此暗物質密度分布不均勻時會影響光傳遞路徑,表現爲受引力影響。五,結論,光傳遞路徑與電場磁場無關,因此光不是電場變磁場,磁場變電場傳遞的

  • 2024-05-07 11:45

    觀測歸納是經典物理,不確定/概率/不知道/假說/的東西也成了物理???用數學與創造假說當物理研究未知的大笑話。撒網捕魚只能是概率,魚攤買魚是計算(物理公理已知)。觀測樹上蘋果數量是確定的,猜測樹上蘋果數量當然不確定。不確定是觀測屬性,不是運動屬性。哪裏會有荒唐的測不准原理???鬼扯的光速不變,具有無窮的運動精度!胡編的測不准原理,居然與光速不變是同夥!!!創造假說宏觀微觀不同?相對速度哪有誰高誰低?笑死人。精度高低是觀測能力問題不可能是真理,也不能否定真理。自然的有無才是真。騙子當然能猜中骰子,號稱證明公理公設必然是騙!

  • 2024-05-07 11:44

    核能化石能太陽能都是釋放光子,光子本性才是能源問題的關鍵。參見論文 photon energy and photon behavior discussions,牛頓力學完美解釋光子能量與光子行爲。光子是電子質子的破碎,電子質子都會以恐怖強大的斥力發射它們的碎塊。……中子大沖量撞擊原子核是産生光子的最有效方法,電子撞核,質子撞電子,沖量都太小。……加速器驅動的次臨界核能可以獲得無窮能源,且不受現有裂變材料的局限。

  • 2024-05-07 11:45

    波只是一種粒子宏觀時空分布不均勻,水波/沙丘波到處都有,是粒子構成的,有波粒二象性???波是一種物質???以幹涉衍射現象否定光是粒子,又去解釋粒子幹涉衍射,不是笑話是什麽???破壞了認知自然的核心根基“確定性” ………場::只能由源完全確定,不可觀測(源力不是場力,源能量不是場能量),不必要的,無質量無運動的多余虛幻想象。……地球場給你引力,你給地球場引力,然後地球場給地球引力。這是笑話!!!~~~場與波都是捕風捉影之法,意義很小,破壞巨大。……偉大的赫茲證明電磁波的實驗,激勵源都是電火花,當然是光子。用了電磁波來解釋而已。

  • 2024-05-07 11:46

    悖論斯坦,背叛數學由公理演繹證明特稱命題的傳統,號稱證明全稱公設公理。以光速不變假說禍害相對速度公理,禍害絕對時空,禍害能量質量引力等物理基本概念和認知方法,以二象性禍害自然科學的根基——確定性。禍害數學,禍害物理,終身搞騙,禍害極大極深極廣。………是惡貫靈魂的徹底的人類公敵!!!迷信蔑視自然的悖論斯坦,瞎搞科幻假說,人類將無法逃脫第六次地球生物大滅絕。———假說科幻騙子招搖過市,自然科學的基礎就玩完了!

  • 2024-05-09 12:54

    光子一出現就是光速,也就是加速過程很短,還有一物質和光子一樣,也經常被我們用,就是電子,電子的速度在超導上跟光速差不多。光子的傳播應該也是和電子一樣,並不是串透,應該也是傳遞。

  • 2024-05-13 00:31

    驅動光運動的是想象力。

  • 2024-05-05 20:09

    就像氫氣球,氣壓越高飛升越快。宇宙中有“光密度”,光速其實是被“光壓”推動的。

  • 2024-05-07 11:45

    解釋光電效應是個笑話。物理機制根本木有涉及,對光譜特性,對光電子能量分布,對偏振和溫度影響等都不能解釋。是半知亂解,害大于利(笨蛋好于壞蛋)。發現光電效應是寶貴的金山,本是一條通往微觀世界的大道。胡編解釋光電效應是毒藥禍害!!!………證明光速不變(全稱命題)是胡編!光反射驅動光帆恰恰證僞了光速不變。多普勒效應和紅移就是相對光速變化。光子進入引力場比如黑洞必然會加速。邁克爾遜-莫雷實驗結果的理解::有質量的光子慣性運動,一點也不奇怪。……光子對實驗裝置相對速度基本不變,兩路速度差極小,地球重力對光子速度影響太小也測不到,近似爲慣性系。

朝宗驚鳴

簡介:熱愛體育,探索未知宇宙