光的傳播速度那麼快,它的動力源是什麼?

2020-12-20 騰訊網

光的傳播速度那麼快，它的動力源是什麼？

既然問到了這個問題，前提得需要知道光是什麼？光是一種電磁波，這是從波動性來看它的，如果從粒子性來看它的話，光是由光子組成的。但是無論從哪個角度看，光的傳播速度都只能是光速，且無需加速過程，出生就是光速。如果問，為什麼可以這麼去保證它，沒辦法，這是理論要求的。

從粒子性來看，光由光子組成，光子沒有靜質量，它是一種規範玻色子，只能用來傳遞相互作用，這裡科普一下什麼是玻色子，簡單來說，我們常見的物質是由費米子構成的，而傳遞引力、電磁力等基本作用力是以玻色子為媒介的，比如光子、膠子等。那為什麼光子沒有靜質量呢？且來看看狹義相對論中的質增公式，如下：

你會看到，由於光子的運動速度為光速c，所以分母為0，當然學習數學我們知道，分母為0的話，公式失去了意義，為了保證有意義，那麼m0（靜質量）也為0，此時0/0有意義，因此光子的靜質量為0，也就沒有靜質量。

從另一個方面來講，也是這一個公式，由質增公式可以知道，隨著粒子運動速度越快，動質量會增加，以至於逼近光速時，質量趨近於無窮大，對於加速一個質量為無窮大的物體來說，所需要的能量也是無窮大的，這個說不通，因此推導出一切有靜質量的物體都不可以達到光速，那作為以光速運動的光子，也就不能具有靜質量。

從波動性來說的話，光是電磁波，實質是變化的電磁場，電磁場會以光速建立起來，那麼電磁波的傳播速度應當就是光速。

題目最後問到，宇宙的膨脹速度為什麼超光速？對於這個問題，相信你也經常遇到，宇宙膨脹的速度並不是我們認為的單純的運動速度，它是空間整體的膨脹速度，這種膨脹存在於任何一個角落，至於為何距離較近的物體看不出來在膨脹，這是因為距離較近，引力佔據上風，所以沒有表現出來膨脹。

文/科學船塢

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