在經典物理學中大家都知道,要想讓一個物體獲得速度就需要給它提供能量,這個能量可以轉換為物體運動的動能。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。當然我們現在知道這都是由於光速太大的原因,光速一秒鐘可以繞地球七圈半,你認為僅僅生活在地球上某個國家、某個城市、某個街道、某個小區的我們可以感受到這種時間差嗎?
但有的自然哲學家就不這麼認為,第一個提出質疑的就是伽利略,他老人家開始組織人手進行了光速測量,當然結果不如人意,光速並不是那麼好測量的。而真正測出光速或者是接近光速的是法國物理學家菲索(Fizeau,1819-1896),他設計了一套測量光速的裝置(旋轉齒輪),最終測出的光速是31.5萬公裡每秒,這和真實光速已經很接近了。
而光速真正的數值是在麥克斯韋提出他的「精美方程」之後,用波長和頻率相乘得到速度,最終光就是電磁波的結論也被所有人所接受。以後的光速不用測量,直接就用頻率乘以波長。光是電磁波,它的速度就是震蕩的電場產生震蕩的磁場,如此循環下去就是電磁波的傳遞。最後經過牛頓的絕對時空觀,光在已經以太中傳播,再到愛因斯坦的光速不變原理發展出相對論,科學家對於光了解的越來越透徹。
光從粒子說發展到波動說,最後再到波粒二象性。愛因斯坦提出了光電效應,認為光的能量形式也是「一份份」的,也就是量子形式,從此光又有了新描述形式光量子,簡稱為光子。在宏觀上來看恆星核聚變發光、家裡用電發光、點燃火把發光,但是從微觀角度上來看是因為繞原子核運動的電子。
從量子力學角度來考慮,電子在原子核外是呈現概率分布的,也就是不存在具體的位置,是一片電子云。電子所處的位置有高能級和低能級之分,當電子吸收能量就會從低能級躍遷到高能級,但是這並不是穩定的狀態,電子有自發向低能級躍遷的趨勢,這個時候多餘的能量就會一份份的釋放出去也就是一個個的光子。
所以說光實際上是能量並非是物質,它沒有靜質量,因此電子躍遷釋放的能量會完全無損失的轉化為動能。從宇宙大爆炸支持,一切的物質和能量全部來源於「奇點」,那個時候開始能量就以光的形勢產生了。也可以換一句話來說沒有靜止質量的生來就是光速運動,如果不是光速運動,那麼現在的一整套科學體系就直接坍塌了。光子不存在加速過程,直接就是光速,它們不是物質的是能量,不要認為稱為光子就是真正的粒子。
文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。