光子靠什麼動力,可以迅速達到光速?

2020-11-22 科學黑洞

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地球上的生命從誕生開始發展至今,光都是不可或缺的存在,光就是能量,而光子就是一份份的能量。植物通過光合作用,可以把太陽能進行轉化並且在有機物中儲存起來。這些能量再通過食物鏈進行向上傳遞,供養整個地球生命。

自然光是太陽釋放出來的,作為一顆恆星其內部不斷地進行核聚變反應,損失的質量會按照愛因斯坦的質能方程轉化為能量。例如科學家就曾做過模型對太陽內部的核聚變反應速率進行估算,每秒鐘大約有6億噸氫核發生聚變反應,最後可以生成5.95億噸的氦,那麼這個過程中有500萬噸的質量損失了,它們變成了能量,以光和熱的形式惠及了整個太陽系。

光子沒有壽命,也可以說它是永恆存在的,只能被吸收和釋放,否則它們就會一直在深空中飛行直到永恆。從愛因斯坦狹義相對論的時間膨脹效應可以解釋,光子沒有靜止質量,速度為光速,這意味著時間是靜止的沒有流逝,那也就意味著永恆的壽命。

光一直伴隨著人類文明的發展演化,但人類對它的認識歷史卻很短暫,伽利略是第一個開始系統性測量光速的人,但是光速太大,普通的手段根本難以測量。經過一代代物理學家的努力,光速的值越來越準確,下圖是法國物理學家斐索的齒輪法測光速,他算是第一位準確測量光速的科學家。

對於大部分人來說,我們只認識光,並不知道「光子」為何物,光是電磁波,我們肉眼可見的光只在波譜中佔據非常短的一段。那麼電磁波是如何產生的哪?

簡單來說就是:震蕩的電場產生震蕩的磁場,震蕩的磁場產生震蕩的電場,周而復始電磁波向外傳播,並且速度不變。

愛因斯坦提出光速不變理論,可以用一個例子來說明,一組學生10人從1-10開始報數,類比電場和磁場的相互激蕩傳播過程。10名學生開始報數,第二名同學聽到1之後迅速報2,第三名同學聽到2之後迅速報3。這個反應連接的速度可以比作光速,那麼這10名同學所處的環境無論是靜止於地面還是坐在車上都不影響報數的速度,這就是光速不變。

也就是說光一產生就是報數的開始,速度自然為光速,根本不需要加速的過程,因為光沒有靜止質量,不能用牛頓第二定律來描述。

而隨著不斷地發展科學家對於光的本質有了分歧,它既有粒子的性質也有光的形狀,前前後後爭論了近百年,最後結論出來了光具有波粒二象性,既是電磁波同時又可以稱之為光子,它的能量都是量子形式的,呈現一份份的狀態。

到這裡光加入了基本粒子的行列,屬於規範玻色子,一產生它的速度就為30萬公裡每秒,沒有加速過程。光子的速度實際上更像是它的自由屬性,就像是一個物體擁有質量和長寬高一樣。

因此說光子真空中速度30萬公裡每秒,不需要動力去加速,同時也不需要動力去維持,因為沒有靜止質量30萬公裡每秒的速度就是它們的固有屬性。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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    但是,我們知道,宇宙中信息、物質、能量的最快傳播速度是光速,這是光傳播的速度(真空中約為3*10^8m/s)。但是並沒有什麼給光加速,為什麼光的速度就可以這麼快呢?
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  • 光子怎樣達到光速
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  • 光是如何達到光速的?誰給它的動力?
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  • 為什麼只有光子能達到光速?其他粒子為什麼無法達到光速?
    在狹義相對論中,愛因斯坦以光速不變原理和相對性原理為基本假設建構出來的。我們通過光速不變原理進行推導,就可以得到光速是信息、物質和能量傳播得最快速度,它們都無法超越這個光速(3*10^8m/s)。這個看法起初很多科學家都無法接受,狹義相對論誕生後很久才逐漸在實驗中被驗證,被開始被接受。很多人都會有一個疑問:為什麼光速是宇宙中物質、信息、能量的極限速度,而不是其他的速度?
  • 光速達到了每秒30萬公裡,那它的動力是什麼?
    如果要問宇宙中有什麼是絕對的?那麼,在物理學當中,有一個東西是絕對的,那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度?它的動力到底是什麼呢?其實,答案很簡單,光不需要動力,基本粒子天生就擁有光速,而光沒有靜止質量,它沒有被希格斯場所減速,而其他基本粒子因為擁有靜止質量,因此被希格斯場所減速,所以達不到光速。那具體是咋回事呢?質能等價在物理學界,即便是物理學的發展得到了前所未有的推薦。
  • 光速達到了每秒30萬公裡,那它的動力是什麼?
    如果要問宇宙中有什麼是絕對的?那麼,在物理學當中,有一個東西是絕對的,那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度?它的動力到底是什麼呢?在推導質能方程的過程中,愛因斯坦論述了信息、物質、能量的極限速度是無法超越光速。如果要達到光速,那麼靜止質量只有等於0時。
  • 基本粒子中,為什麼只有光子能達到光速?而其他粒子無法達到光速?
    我們通過光速不變原理進行推導,就可以得到光速是信息、物質和能量傳播的最快速度,它們都無法超越這個光速(3*10^8m/s)。很多人都會有一個疑問:為什麼光速是宇宙中物質、信息、能量的極限速度,而不是其他的速度?還有光是如何一下子達到光速的?它的動力之源到底是什麼?
  • 基本粒子中,為何只有光子能達到光速?而其他粒子無法達到光速?
    我們通過光速不變原理進行推導,就可以得到光速是信息、物質和能量傳播的最快速度,它們都無法超越這個光速(3*10^8m/s)。很多人都會有一個疑問:為什麼光速是宇宙中物質、信息、能量的極限速度,而不是其他的速度?還有光是如何一下子達到光速的?它的動力之源到底是什麼?
  • 每秒30萬公裡,無需加速過程,光子光速飛行的動力是啥?
    > 299792458 m/s的真空光速,為了便於記憶一般被普及成「每秒三十萬公裡」,這個速度既是信息傳遞速度的上限,也是「靜止質量不為零」的物體,永遠無法達到的速度。 不考慮引力波的話,目前為止只有光子能以光速運動,不需要加速過程,也不需要任何動力的光速運動。
  • 光速每秒30萬公裡,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    從牛頓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這兩種狀態,如果要想改變一個物體的運動狀態,讓它加速運動或者減速運動,那麼必須要給他提供力的支持,有力才有加速度,速度才會變化。
  • 30萬公裡每秒的光速,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    從牛頓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這兩種狀態,如果要想改變一個物體的運動狀態,讓它加速運動或者減速運動,那麼必須要給他提供力的支持,有力才有加速度,速度才會變化。
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  • 光速無法超越,為什麼光出現就能達到光速?什麼力量推動光前進?
    宇宙大到超乎我們的相信    想要在動輒以光年為單位的宇宙中穿梭,就必須要掌握至少是亞光速飛行技術,那麼為什麼不說超光速呢?首先在沒有足夠的證據能夠推翻愛因斯坦提出的相對論理論的前提下,人類是永遠都無法達到或者超越光速的,為什麼會出現這種結果呢?
  • 光速無法超越,為什麼光出現就能達到光速?
    首先在沒有足夠的證據能夠推翻愛因斯坦提出的相對論理論的前提下,人類是永遠都無法達到或者超越光速的,為什麼會出現這種結果呢?愛因斯坦的相對論首先我們要知道,愛因斯坦的相對論中認為,只要物體有質量,就無法達到光速,因為當一個物體越接近光速,那麼他的質量就越大
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    宇宙中目前已知的最快速度就是光速,雖然宇宙的膨脹速度比起光速更快,但是卻無法測量,而且宇宙是不是真的來自於一個奇點的爆炸,還依然有待商榷,宇宙的邊界是否存在更是一個未知數,所以已經確定的最快速度就是光速。
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    )當V達到光速C時,m就會無窮大。而光子的靜質量為0,這樣質量公式就變成了0/0型,它的極限值就是所謂光子的動質量,數值非常小,但不是無窮小。其大小可以由mC=hν,即m=hν/C得出。其中h為普朗克常數,ν為光波的頻率,C為光速。由此可見只有靜質量為0的物質,達到光速時質量才有可能不變為無窮大。
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    一位挪威教授在類似的深層理論研究中認為,光子火箭可能達到光速30萬公裡/秒(186,000英裡每小時)的99.999%的可能性。他認為儘管人類不能在很短時間內完成這項任務,但是在必要的技術可行的時候,我們有可能在未來某個時間內構建一個能夠達到低於極限速度的太空飛行器。
  • 光每秒速度達到了30萬公裡,那它的動力是什麼?
    如果要問宇宙中有什麼是絕對的?那麼,在物理學當中,有一個東西是絕對的,那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度?它的動力到底是什麼呢?