光的傳播速度那麼快,它的動力源是什麼?

2021-01-15 科學船塢

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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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  • 光的傳播為什麼那麼快?動力是什麼?
    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,
  • 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?
  • 光的速度那麼快,它的能量來自於哪裡?
    首先,需要明白什麼是能量 能量這個詞最初是從牛頓力學中研究做功的時候定義出來的。 我們說光是有能量的,也就是說,光有能力讓物質在其力的作用下產生位移,其實驗證據就是光電效應實驗。光照射在鋅版上,能夠加速電子的運動,速度快到電子可以脫離鋅原子的電場束縛跑出來。 光的能量大小用hν來計算,其中h是普朗克常數,ν是光的頻率。頻率是一個離散量,所以說光是具有量子特性,其能量是一份一份的。
  • 宇宙中最快的速度莫過於光速,那麼它的速度是恆定不變的嗎
    光速在真空中是沒有變化的,它是一個物理常數,但是在不同介質中光速會有所「變化」。在光的傳播過程中,若經過如水、空氣、玻璃等非真空的介質,光速就會「降低」。其實光速沒有變化,這只是一種延時現象。本文將為您詳細介紹。什麼是介質?
  • 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!
  • 電的速度快還是光的速度快?
    這您可就是杞人憂天了,因為「電的速度」是非常非常快的,基本上接近目前發現的「最能跑」的物質——光在真空中傳播的速度大約是30萬公裡/秒。這個口令的傳播速度是聲速。如果這支隊伍長度超過三百四十米(假設指揮員的聲音能傳這麼遠),那麼隊伍最後的人開始走動的時間,要比隊伍最前面的人早一秒鐘。而隊伍行進的速度則是成員的走動速度。在電路中,當你閉合開關的時候,相當於在隊伍最後喊了一聲「齊步——走」的口令。此時這個口令的傳播速度是光速。
  • 光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?
    光子一秒30萬公裡,如果只跑了15萬,那麼其實不是光子變慢了,而是時間相對地球時間快了一倍。如果測量到光速降低到0,那你的時間甚至相對地球時間開始倒流了,此時,你就是光速了。雖然這有些不可思議,但實際確實是這樣,這也是為什麼再強大的粒子加速器都不能將一個粒子加速到光速的原因,因為粒子具備靜止質量,而通過狹義相對論的質速公式,我們發現當一個具備靜止質量的粒子,在接近光速時,它的質量會趨向於無窮
  • 光速為什麼可以這麼快?它的動力源是什麼?
    光子一秒30萬公裡,如果只跑了15萬,那麼其實不是光子變慢了,而是時間相對地球時間快了一倍。如果測量到光速降低到0,那你的時間甚至相對地球時間開始倒流了,此時,你就是光速了。 雖然這有些不可思議,但實際確實是這樣,這也是為什麼再強大的粒子加速器都不能將一個粒子加速到光速的原因,因為粒子具備靜止質量,而通過狹義相對論的質速公式,我們發現當一個具備靜止質量的粒子,在接近光速時,它的質量會趨向於無窮
  • 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。
  • 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。
  • 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?
    宇宙中,我們一直都用光年來代表星球與星球或星系與星系之間的距離,是的,光年是一個距離單位,儘管可能第一次看到這個名詞的人都會認為這是一個時間單位,但它確確實實是一個距離單位。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。
  • 引力波與引力傳播速度
    光的速度有多快,光的速度是光速,是大約30萬公裡每秒。儘管我們從日常生活中感受不到光的傳播需要的時間問題,但是我們都知道光是有速度的,並不是無窮快的。那麼,引力的傳播是有速度的嗎?早在二十世紀初,愛因斯坦就在他的廣義相對論中指出,引力的傳播速度是有限的,等同於光速。然後根據廣義相對論的引力場方程,我們知道引力並不是真正意義上的力,它是質量彎曲時空之後產生的幾何效應,它在空間中的傳播速度就是光速。
  • 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
  • 關於重力和光,它們的傳播速度一樣快嗎?答案你不會想到
    在簡單牛頓模型中,重力的傳播是即時的:重物產生的力直接指向那個物體的當前位置。例如,儘管太陽距離地球五百光秒,牛頓重力描述的地球上的力是指向太陽「現在的」位置,而不是五百秒前的位置。在牛頓重力中加入「光傳播延遲」(術語為「滯後時間」)會讓繞軌圈數變得不穩定,導致與太陽系觀測明顯相矛盾的預測結果。
  • 光的速度達到了30萬公裡每秒,那「黑暗」有速度嗎?有多快?
    光,是一種很抽象的物質,我們雖然每天都可以看見光,但是摸不著光。提到光,不得不說它的一個強大本領,即傳播速度非常快,快到超乎想像。光的傳播速度簡稱光速,是人類目前認知中最快的速度,數值約為30萬公裡每秒(真空中),自然界中任何有質量的物體的運動速度都不可能超過光速。
  • 光的速度快還是力的速度快?
    還有一個問題是,「力的速度」指的是力的作用速度還是力的傳播速度?因為有的力只有相互作用,是沒有傳播的,比如說強核力和弱相互作用,它們都是短程力,都在10^-15m以下,因此它們只有作用速度,沒有傳播速度。而有的力是以傳播的方式作用的,即傳播速度就是作用速度,比如說電磁作用力和引力,它們都是長程力。電磁作用就是以光子為載體和媒介的傳播和作用。
  • 光速是宇宙中最快的速度,那麼科學家是怎麼測量它的呢?
    我們都知道,光速是宇宙中最快的速度。1849年,阿曼德·斐索測得了光速大約為298000km/s,離現今的299792458m/s已經算是相差很少了。光速那麼快,在1849年,科學家是怎麼得出來的呢?再追溯到1607年那個器材簡陋的時代,伽利略是怎麼求出來的呢?別著急。
  • 科普:有4種宇宙現象的傳播速度比光速還快,你知道嗎?
    (光的粒子,稱為光子,以光速傳播是因為它們沒有質量。)自愛因斯坦以來,物理學家們發現某些實體可以達到超光速(即「超光速」)的速度,並且仍然遵循狹義相對論所規定的宇宙規則。雖然這些並不能證明愛因斯坦的理論,但卻讓我們洞察到光和量子領域的奇特行為。光爆---光傳播中也存在類似於音爆的現象當物體的傳播速度超過聲速時,它們就會產生音爆。
  • 光在傳播的過程中被阻擋,它會因此而消失嗎?看完漲見識了
    眾所周知,光速是宇宙中最快的速度,有一種理論認為如果一個物體的速度能夠超過光速的話,那麼這個物體就會發生穿越現象,但是目前沒有任何物體的速度能夠接近光速。而且光的傳播不需要介質,照射在地球上的光是位於太陽系中央的太陽從遙遠的地方傳播過來的,但是傳播時間大約只需要8分鐘。