光速達到了每秒30萬公裡,那它的動力是什麼?

2020-12-03 鍾銘聊科學

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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。在一些基本的概念上,科學家們依然推薦得很痛苦,比如:質量,能量和光速。伽利略曾經就挑戰過光速,而且他僅僅是嘗試去測光速,卻只能以失敗而告終。

到了20世紀,有一個物理學界的天縱奇才出現了,他就是愛因斯坦。在他1905年發表了四篇極具開創性的論文,其中就包括大名鼎鼎的狹義相對論。除了狹義相對論,在當年最晚發表的一篇名為《質能等價》的論文是補充狹義相對論的。

在這篇論文當中,愛因斯坦提出了一個大名鼎鼎的質能方程E=mc^2,這個方程是愛因斯坦用來描述質量和能量的關係的,其中就用到c^2,也就是光速的平方。

這個方程描述了一個等價關係,假設有個物體的質量是m,那它所擁有的能量E就是mc^2。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。

後來科學家們發現,愛因斯坦這篇文章存在著循環論證的問題。不過,在幾位物理學家和數學家的共同努力下,也最終拿出了十分嚴謹的證明。可能你要問了,憑什麼信息、物質、能量的速度不能超過光速?

愛因斯坦當年只是用光速不變原理推導得到這個結果,但更深層次的原因並沒有給出解釋。不僅如此,實際上愛因斯坦也沒有解釋到底什麼是質量?不過,後來有一批物理學家一併解決了這2個問題。那具體是咋回事呢?

希格斯場

科學家實際上是基於原子結構的研究從而解決這個問題的。我們都知道,原子都是由原子核和電子構成的。電子無法再分,而原子核還可以繼續分為質子和中子。其中質子是帶正電,中子是不帶電的。可是你想過沒有,原子核內有那麼多質子, 不應該因為同種電荷相排斥而被彈開嗎?

其次,科學家還通過轟擊質子和中子的實驗發現,質子和中子也應該還可以再分更小的粒子。這種粒子後來被稱為夸克

除此之外,原子核還存在著衰變的現象,比如:β衰變,一個中子衰變成一個質子、一個電子和一個中微子。

基於這些現象,科學家提出,在宇宙中存在著四種基本作用力,分別是強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用和引力。其中,強相互作用把夸克束縛在質子當中,也把質子束縛在原子核當中,因此它們的強度要大於電磁力,衰變則是由弱相互作用引起的。

科學家利用一套叫做規範場的理論,試圖把四大相互作用統一起來,他們幾乎完成了強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用的統一。但是有一些科學家就發現了一個問題,這其實就是質量問題。根據這套理論,物質的質量到底從哪裡來呢?

科學家發現,物質99%的質量來自於強相互作用把夸克束縛在質子和中子當中的能量,我們可以通過上文提到的質能等價計算得到。至於剩餘的1%的質量則是來自於各種基本粒子的。這聽起來其實很完美有沒有?

可問題就出在,在規範場當中,夸克和電子這類基本粒子是不應該有質量的。其次,相互作用在規範場論當中可以看成是把某種粒子扔來扔去的結果,比如:強相互作用就是把膠子扔來扔去;而弱相互作用就是把W玻色子和Z玻色子扔來扔去;電磁力就是把光子扔來扔去。膠子和光子明明是沒有質量的,可W玻色子和Z玻色子卻有質量,這很是奇怪。

後來,為了解決這個問題,科學家不得不提出另外一個假設來給規範場論做補充。他們提出了希格斯機制,他們認為宇宙中遍布著一種場叫做希格斯場,當粒子通過時,希格斯場會和粒子發生作用,會導致粒子減速並獲得質量。物質剩餘的1%的質量就是希格斯場賦予的。

但是並不是所有的粒子都會和希格斯場發生作用,如果粒子的靜止質量是0,那麼它就不會和希格斯場發生作用,那它的速度就應該是光速。光子的靜止質量是0,所以它沒有被希格斯場減速,所以它的傳播速度是光速。

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  • 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。
  • 光速每秒30萬公裡,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速,它的動力是什麼?為什麼會有如此高的速度?,當達到99%光速,質量提升700%。這樣就導致要想把質量更大的物體提升速度,那麼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,並沒有靜止質量,因此也不屬於物質,根據量子力學來說僅僅是一份份的能量。只要一經產生,它的速度就是30萬公裡每秒,並不能無緣無故的消失,只能被其它例子所吸收。
  • 30萬公裡每秒的光速,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速,它的動力是什麼?為什麼會有如此高的速度?50%,質量會提升15%,當達到99%光速,質量提升700%。只要一經產生,它的速度就是30萬公裡每秒,並不能無緣無故的消失,只能被其它例子所吸收。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,就像是一個人擁有質量一樣,這是在一出生就確定下來的。
  • 30萬公裡每秒的光速,它的動力來源是什麼?需要加速嗎?
    這個道理非常的淺顯易懂,當你開車的時候想好跑得快一點,那就需要狠踩油門才行,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為車的動能,但是車的速度是有極限的,最終能量因為地面的阻力都消耗掉了。那麼真空中近似30萬公裡每秒的光速,它的動力是什麼?
  • 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?
  • 光的速度達到了每秒30萬公裡,那它的動力來自何處?
    大家都知道像光子這種沒有靜止質量的東西,它一出生就只能以光速運動,而且還不需要用外力來維持。光和光速光本質上就是電磁波,具有波粒二象性,既可以看作粒子,又可以看作波。狹義上的光是指可見光,僅佔電磁波譜上很小的一段,而廣義上的光包括紅外光、紫外光、可見光、X光等。
  • 光既然能夠每秒30萬公裡,那它的動力是啥呢?
    好在後面的麥克斯韋給出了解決的辦法,直接用頻率乘以波長就就是光速,於是才有了光速每秒30萬公裡的概念。但我們在學習物理的時候知道,一個物體想要擁有速度,必須要給它提供能量,而能量最終會轉變成可以讓物體運動的動能。有人就提出這樣的問題,光既然可以每秒30萬公裡,那它的動力是什麼呢?
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。那麼,有朋友不禁要問了,為什麼光速不是每秒35萬公裡、40萬公裡,只能是30萬公裡每秒,是什麼限制了光速呢?
  • 光速每秒是多少公裡,它的動力來源於哪裡?科學家給出了猜想
    光速每秒是多少公裡,它的動力來源於哪裡?科學家給出了猜想引言:我們現在知道宇宙中最快的速度就是光速,光速人類經過很多年的測試來判斷出來的,而且光速也是非常快的,根據科學家的計算,我們能夠得出光速大約是每秒30萬公裡的速度,這個速度對於人類來說已經是天文速度了,畢竟我們人類的速度連光速的十分之一都沒有辦法達到,那麼有很多人提出一個問題,就是光速的動力是來源於哪裡?
  • 光速是極限速度,但卻只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?
    光速是極限速度,但卻只有30萬公裡每秒,到底是誰限制了它?根據我們的常識,光速可以達到每秒30萬公裡,這種極限速度可以在地球和太陽之間往返只需要16分鐘,那漫長的空間距離在光速面前變得非常的簡單,而且,傳聞實現光速以後,就能夠跳出時間的束縛,甚至還能實現時間的倒流,因此很多科學家對它很感興趣,就連一些科幻作家也不厭其煩的書寫著它的傳奇。
  • 30萬公裡每秒,如果能達到這個速度會發生什麼事?
    大家都知道光速是30萬公裡每秒,精確值則是299792.458公裡每秒。而目前人類製造的物品所達到的速度完全比不上光速。最快的飛機X-43A,飛行速度最快能達到3100米每秒,是光速的0.00001倍。
  • 光速為什麼是30萬公裡每秒?這是怎麼算出來的?
    我們生活在一個物質世界,在描述這個世界的各種常量中,高度,質量都沒有極限,但是速度有,那就是光速。光速所指的就是光傳播的速度,它也是目前科學家公認的極限速度,也就是30萬公裡每秒。人類沒有發現比光傳播速度更快的物質,所以光速也被視為是宇宙極限速度。那麼問題出現了。
  • 光速為何是30萬公裡每秒?到底是什麼限制了光速?
    因為無論光速是30萬還是35萬,都還是可以繼續問,為啥不是40萬公裡云云。此外,還有一個注意事項,公裡有多長也只是一個人為規定,如果換一種規定,光速的數字可能更大也可能更小,比如在歐美國家常用的英制單位,英裡。1英裡=1.6公裡左右,如果用英裡來表示光速那就連30萬都沒有了,大概只有 186,282英裡/秒。所以,核心問題不是光速有多快,而是為什麼它不是無限快?
  • 光速每秒30萬公裡,動力源在哪?
    宇宙中的最快速度是什麼?很多人會回答光速。不考慮空間的加速方法,光速確實是一個正確的答案。根據相對論,100噸的太空飛行器加速到99.999%光速,需要兆瓦級發電站日夜工作1.28億年,如果到達光速,太空飛行器質量變為無窮大、需要的能源也變為無窮大,就算是1個粒子,只要存在質量,到達光速就會變為無窮大的質量。到達光速需要如此巨大的能量,為何光可以直接到達光速?
  • 光每秒能跑30萬公裡,它的動力來自哪兒?
    伽利略嘗試精確測量光速,不過以失敗告終。在19世紀,法國物理學家菲索發明了一套旋轉齒輪裝置,並用該裝置測出光速為31.5萬公裡每秒,這已經比較接近現代測量值了。而光速的精確測量,則是麥克斯韋方程提出之後的事了。
  • 光每秒能跑30萬公裡,它的動力來自哪兒?
    像光子這種沒有靜止質量的東西,一生下來就只能以光速運動,更不需要外力來維持。光和光速光本質上就是電磁波,具有波粒二象性,既可以看作粒子,又可以看作波。丹麥天文學家奧勒·羅默通過觀察木星的衛星,認識到光的傳播速度是有限的,並初步估計了光速。伽利略嘗試精確測量光速,不過以失敗告終。在19世紀,法國物理學家菲索發明了一套旋轉齒輪裝置,並用該裝置測出光速為31.5萬公裡每秒,這已經比較接近現代測量值了。而光速的精確測量,則是麥克斯韋方程提出之後的事了。
  • 光速為何是30萬公裡每秒不是35萬?到底是什麼限制了光速?
    可以是35萬公裡每秒,但如果真的是35萬公裡每秒,你又會問為什麼不是40萬公裡每秒呢?除非光速是無限的,否則光速總得有一個數值吧?而如果光速真的是無限的,世界上的一切物質都不會出現,不會形成,宇宙中也沒有過去將來,也不會有因果關係。所有的只有現在,只有此時此刻!
  • 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。
  • 光可以每秒30萬公裡前進,那它的動力是什麼呢?科學家:愛因斯坦也不...
    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?