光的傳播為什麼那麼快？動力是什麼？

2020-11-01 賽先生科普

我們都知道光速是能量和信息傳遞的速度上限，一般來說，宇宙中不存在比光速還快的事物（宇宙膨脹什麼的不算，因為二者不是一碼事），疑問就來了，為什麼光的速度這麼快呢？它的初始動力是什麼？

關於這個問題，實際上光的傳播並不需要動力，也就是說光子在誕生的那一刻，就註定了速度為光速，不存在速度由零逐步遞增的過程，其原因正是因為光子不具備靜止質量，因此它的速度生來就是光速，真空光速每秒大約30萬公裡。

既然剛才提到了靜止質量，那是不是還有運動質量一說？

沒錯，確實有運動質量一說，在相對論發展早期，運動質量這一概念流傳得十分廣泛，那麼什麼是運動質量呢？簡單來說，我們都知道狹義相對論中有一個質量增加效應，其公式如下圖

其中等式左邊代表的就是運動質量，這個公式的代表的含義就是物體的質量隨著運動速度的增加而不斷變大，當速度無限接近光速時，物體的質量就趨向於無窮，而這個變化的質量指的就是運動質量（因為運動而導致質量變化，很形象）。

然而後來由於相對論的發展，以愛因斯坦本人為代表，則表示應該刪去運動質量這一概念，因為在後來廣義相對論所涉及的數學框架以及物理意義下，運動質量已經沒有存在的必要，而且還容易讓人混淆，比方說很多人都會自然的認為，運動質量可以反映慣性，但實際上反映慣性的只有靜止質量。

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  • 光的傳播速度那麼快,它的動力源是什麼?
    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。
  • 光有質量和能量麼?為什麼那麼快?
    光場相機從一組光子中提取光子位置、頻率和波矢方向性，以捕獲三維照片。如果光僅僅是「純能量」，那麼人眼、照相機、無線電天線和太空望遠鏡將無法工作。那麼光為什麼這麼快呢？這是一個有趣的問題。光是一種複雜的現象，據我所知，我們不知道為什麼光如此之快地傳播根本原因。但是，在上面文章中我們了解什麼是光一些屬性。
  • 光可以在真空環境下傳播,為什麼聲音卻無法在真空中傳播?
    如果人類是生活在太空中的話那麼就可以感受到無聲世界是怎樣的，因為聲音無法在真空中傳播。在日常生活中，我們或多或少通過一些現象發現聲音的傳播條件似乎比光的傳播條件要嚴格一些，例如在遊泳池中不管我們怎麼大喊大叫，對方都很難聽到我們在說什麼，要想傳遞信息還不如用一束光線來得快。不僅在水中如此，在大氣中也如此。
  • 為什麼光的傳播不需要介質?
    聲音的傳播需要介質，比如空氣、水和鐵。但光的傳播不需要介質，它們可以在真空中傳播。那麼，聲音和光有什麼區別呢？為什麼聲音不能在真空中傳播，而光卻可以呢？一般而言，物質的密度越大，溫度越高，聲音的傳播速度越快。聲音在0攝氏度空氣中的傳播速度為331米/秒，在25攝氏度空氣中的傳播速度為346米/秒，在水中的傳播速度為1500米/秒，在鐵中的傳播速度為5190米/秒，在真空中的傳播速度為0米/秒。
  • 為什麼光可以在真空中傳播,而聲音不能?
    但光的傳播不需要介質，它們可以在真空中傳播。那麼，聲音和光有什麼區別呢？為什麼聲音不能在真空中傳播，而光卻可以呢？ 聲波 聲音其實屬於機械波，其本質是機械振動的傳播，而機械振動依賴於介質。當物體發生振動時，比如敲打桌子，這種振動會帶動空氣中的分子出現有規律的振動，由此聲波會在空氣中傳播開來。
  • 光是如何達到光速的?動力是從哪來的?
    光是如何達到光速的？動力是從哪來的？本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。如果要問宇宙中有什麼是絕對的？那麼在眾多的答案當中，「光速在真空的傳播速度是物質、信息、能量的最快傳播速度」很可能是最佳的答案。那麼問題來了，光速為什麼是物質、信息、能量傳遞的最快速度？光的動力來自於哪裡？為什麼光可以直接達到光速呢？
  • 光是如何達到光速的?誰給它的動力?
    如果要問宇宙中有什麼是絕對的？ 那麼在眾多的答案當中，「光速在真空的傳播速度是物質、信息、能量的最快傳播速度」很可能是最佳的答案。那麼問題來了，光速為什麼是物質、信息、能量傳遞的最快速度？光的動力來自於哪裡？為什麼光可以直接達到光速呢？
  • 光的速度高達30萬公裡/秒,它前進的動力是什麼?
    光無處不在，它們承載著物體的信息在空間中傳播。當我們接收到光，就能知道光攜帶的信息，從而看到發出或者反射出這些光的物體。我們不僅僅研究光的來源，也會研究光本身，人類對於光的研究由來已久。光速的研究很早之前，人類就試圖去測量光的速度。但由於光速太快了，快到人們認為是無限的。
  • 宇宙中最快的速度光速,它自身動力從何而來?為什麼能一直運行?
    光速每秒30萬公裡，身為宇宙中最快的速度，它的動力來自哪裡？在宇宙中最快的速度莫過於是光速了，沒有任何事物能夠超過它，通過相對論我們能夠了解到，宇宙中的事物只能接近它，不能超過它，因為接近光速的一瞬間，物質就會不斷開始擴大，慢慢就開始爆炸，所以這個時候想要再接近光速的時候，簡直是太難了，這也是在宇宙中沒有超光速物質的原因，讓很多人比較鬱悶，難道在宇宙當中真的沒有超過它的物質嗎？
  • 光的速度那麼快,還攜帶著巨大的能量,人體被擊穿為什麼沒感覺?
    一光年等於光在真空中走過一年的距離，而光速是指光在真空中的傳播速度，約為30萬千米每秒。所以我們現在普遍認為，光速是宇宙中最快的速度，至少到目前為止是我們所知道的最快的速度。所以在科學界，光速或光年經常被用來衡量一個物體的速度或者距離，出現的頻率極高。
  • 原來光也有節日!那麼電的速度到底有多快?
    原來光也有節日！那麼電的速度到底有多快？那麼，如果按照電的傳播速度，繞一圈都不用一秒！這麼一說，是不是就豁然開朗啦？電的速度那麼快，為啥自由電子卻比蝸牛還慢呢？
  • 光是如何從太陽傳播到地球的？
    要理解光是如何從太陽傳播到地球的,你必須理解光是什麼。光是一種電磁波—一種電和磁能快速振蕩的波。有許多不同的電磁波,其類型取決于振蕩的速度。例如,無線電波比光振蕩得慢,而x光振蕩得快得多。這些電磁波以稱為光子的小包形式傳播。因為光以波和光子包的形式傳播,所以它既像波又像粒子。
  • 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？
    更快的速度，一直都是人類追求的目標，從馬車到汽車再到動車飛機火箭，人類不斷在追求速度的極限，也正是因為追求速度，某種程度上也加快了人類技術的進步，當人類接觸到宇宙的時候，發現宇宙之大，按照目前人類的技術根本無法實現星際航行。
  • 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？
  • 當打開手電筒後又關閉,光最後是消失了,還是一直在傳播?
    那麼，我們發射的這束光會去往哪裡呢？是在宇宙中傳播還是已經消散了呢？想要解開這個問題，我們需要回歸到物理學角度，從光的性質出發。首先，我們需要明確知道光到底是什麼。其實，這個問題也困擾了人類很長時間，遠在2000年前的古希臘人還有中國古代名人都曾研究過。在春秋戰國時期，墨子就做過世界上第一個小孔成像的實驗，解釋了光的傳播現象，並認為光是沿著直線運動的。
  • 光既然可以30萬公裡每秒,那麼它的動力從哪來?
    因此也就有人有疑問，真空中光速30萬公裡，那麼它的動力是哪裡來的哪？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為光是瞬時作用的，就是沒有速度的概念，無論傳播到多遠的距離不需要消耗時間。這種印象也很符合我們的認知，因為只要光一出現瞬間就可以填滿小黑屋。
  • 宇宙中傳播最遠的光又是什麼?
    我們離太陽大約1.5億公裡，太陽光傳播到地球上需要8.3分鐘。在地球上，我們可以看到明媚的陽光。但太陽光不止照射到了地球上，而且還散播到太陽系的各個地方，乃至遙遠的宇宙。那麼，太陽光能夠照射到多遠的地方呢？
  • 電的傳播速度有多快?
    電傳播10000公裡也就只要花大約0.03秒。對數字不敏感的童鞋表示，還是不明白電的傳播速度有多快。不要緊，咱們舉個慄子，保證都明白。咱們都知道，地球赤道的周長是四萬多公裡。那麼，如果按照電的傳播速度，繞一圈都不用一秒！
  • 光的速度能達到了每秒30萬公裡,那它的動力到底來自於哪裡?
    在宇宙當中相信沒有任何一種東西比光還要快了，根據愛因斯坦的相對論，在世界上有靜止的東西，也有不斷運動的東西，而有一些物體運動的速度只能無限的接近光速，但是遠遠沒有辦法到達光速，這就是因為當物體運動的速度接近光速的時候，它的質量也在不斷變大，而這個時候想要推動物體不斷的運動也是需要不斷的能量，所以說在宇宙當中沒有任何的物體