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1 # 能量工坊
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2 # xf天涯浪人
首先給大家解釋一下為什麼達到光速需要無窮大的能量。光其本質是一種處於特定頻段的光子流,它是以波的形式傳播的,在真空中的傳播速度約為3×10∧8m/s,也就是我們說的光速c=3×10∧8m/s。我們根據相對論中速度與質量的關係:
其中m為相對論質量,m0為靜止的質量,v為物體的運動速度,c為光速。透過上述公式我們知道如果物體速度v無限接近光速c,那麼m0就會除以一個無限接近0的數,則m值就會無限大。也就是說如果物體速度達到光速,那麼物體的運動質量就會無窮大。
我們再來看一個公式,愛因斯坦質能方程:
其中E為物體的能量,m為物體質量,c為光速。結合上述兩個公式我們可以看出,如果物體達到光速,那麼物體的質量就會無窮大,那麼物體的能量也就會無窮大。這就是物體很難達到光速的原因。
而電磁波電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震盪粒子波,也是和光一樣以波的形式傳播的,也和光一樣具有波粒二象性。
電磁波具有電磁輻射性,通常意義上所指有電磁輻射特性的電磁波是指無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線。所以,太Sunny是電磁波的一種可見的輻射形態,電磁波不依靠介質傳播,在真空中的傳播速度等同於光速3×10∧8m/s。
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3 # 時空通訊電磁波就是光,光就是電磁波。
這個問題的要害是把電磁波和光割裂開來,才會得出這樣一個缺乏常識的問題。
電磁波的媒介是光子,因此電磁波就是光;而題目所說的“光”,是狹義的光,單指我們人眼可以看到的光,這種光叫可見光,只是電磁波譜中的一小段,這個小段波長為380~760um,頻率在4.2×10^14~7.8×10^14赫茲之間。
而電磁波譜包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線,可見光就包含在這一系列頻譜中。
這些不可見光的波長以無線電波最長,從數公里到1毫米,範圍很大,頻率很低,在10^8/s以下;微波、紅外輻射、可見光、紫外線、X射線、γ射線等波長依次縮短,頻率依次增高。
從紫外線開始,就屬於高頻射線了,受到這些射線過量照射,對人體有害。
X射線波長為10~0.1奈米,頻率達到10^17~19;γ射線波長更短,頻率更高。這倆個射線穿透力強,視人體為無物,是細胞的殺手。
在自然界,電磁波到處存在。任何高於絕對零度,也就是-273.15℃的物體,都會發出電磁輻射,溫度越高輻射的能量越大。但這些電磁波中,絕大部分能量都不被人眼所看到。
太陽能量就是以電磁波的形式源源不斷的釋放到太空中,我們地球能夠接收到太陽能量的22億分之一,這些能量孕育和養育了地球千姿百態的生命。
人眼之所以只能夠看到可見光,是因為長期生物進化過程中,地球生物接受到的太陽輻射都是以可見光為主,其餘的太陽電磁輻射在穿過地球大氣層時,絕大部分都被過濾掉了,極少來到地表。
經過漫長的進化,一般動物眼睛的感光細胞就只對可見光敏感了,就沒有進化出那些極少來到身邊的不可見光敏感細胞。
但也有少數動物能夠看到紅外形和紫外線,那是由於它們生活習性,比如晚上活動較多、捕食和躲避危險的需要等,使這些動物進化中感光細胞對紫外線和紅外線敏感。
如蛇、蚊子、一些昆蟲等能夠看到或感知紅外線,貓狗、蜜蜂、蒼蠅等能夠看到紫外線。
人們看不到不可見光,但瞭解了它們,就能夠利用它們。人眼看不到其他頻譜的電磁波,也就是看不到不可見光,並不等於這些電磁波譜就不是光的性質了,各個波段的電磁波都是光子在運動傳遞能量,它們真空中傳遞的速度都是一樣的,就是光速。
人們看不到這些不可見光,但由於掌握了它們的特性,就可以利用這些看不到的不可見光,服務於人類社會生活各個方面,如通訊、射電望遠鏡、微波爐、伽馬刀等等。
這就是電磁波能夠“輕鬆”的達到光速的原因,因為這就是它們的本性,要不達到光速,才“不輕鬆”。
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4 # 叄體光鼠家族
光屬於電磁波,根據人眼睛所能識別到的波長,光分為可見光和不可見光。人眼可以識別到的可見光波長在400奈米到760奈米之間,由長到短又可以分解為紅橙黃綠藍靛紫。看過彩虹吧,就是大自然利用不同波長的光折射率不同為我們呈現出他美麗的一面(波長越短折射率越高),當然我們掌握了這種規律也可以人工做出彩虹。第一個做出完成這個實驗的是我們人類歷史上最偉大的科學家之一牛頓,1666年牛頓才23歲,剛剛大學畢業,在鄉下躲避1665在倫敦爆發的鼠疫時就用三稜鏡第一次把Sunny分解出單色光,為了證明單色光不是因為三稜鏡造成的,他又讓單色光繼續穿過一個三稜鏡,出來還是那一束單色光。後來牛頓又讓穿過三稜鏡的Sunny繼續穿過一個凸透鏡再穿過一個三稜鏡後還原成白光,這就是牛頓的色散實驗。
人眼不能識別的不可見光根據波長不同,又分為紅外線,遠紅外線,微波和無線電波,這些光波長比可見光波長要長,不可見光波長比可見光短的還有紫外線,X射線,伽瑪射線。相對來說,波長越短攜帶的能量越高。但不管是可見光還是不可見光,這些光統稱為電磁波。
這邊再說個題外話,人類對可見光的認識是到了牛頓才形成了光譜,而對不可見光的發現和研究就更晚了。1800年英國的天文學家兼音樂家威廉赫歇爾才在給可見光測量熱效率時發現了不可見光中的紅外線。
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5 # 愛因斯坦的愛
光本身就可以認為是一種電磁波,電磁波本身就是以光速傳播的。若將光視為一種粒子即光子時,光子的靜質量為零,實際上靜質量不為零的物質想要達到光速是極其困難的,或者說以現有的理論與技術是根本不可能實現的。
真空中的光速為299792458 m/s,而目前人們透過磁場和電場的作用可將質子加速到299792455 m/s,相當於99.99999896%的光速,其具有的能量為6.5 TeV。電子的質量比質子小的多,約為質子質量的1/1836,因此電子可以被加速到更高的速度,目前可達到299792457.9964 m/s,相當於99.9999999988%的光速 ,其能量為104.5 GeV。其中eV是一種能量表示單位。
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6 # 淡漠乾坤
如果我們分別扔一個玻璃球和一個鉛球,毫無疑問,玻璃球會被扔得較遠。因為,同樣的能量(力),質量小的物體,其速度較大,即動能等於速度的平方乘以質量除以2。然而,如果將玻璃球換成同樣重量的氣球,則鉛球會被扔得比較遠。為什麼呢?因為,空氣的存在,其會對氣球產生較大的阻力。
由此,我們明瞭,速度的快慢,取決於物體的質量和體積。因為,空間不空。由於微觀粒子的波動性,由於物體的運動受到了光速的限制,由於存在著物體之間的超距作用,由於微波背景輻射溫度的存在,上述種種現象都說明了我們的宇宙存在著本底的物理背景,即存在著由最小粒子構成的量子空間。該最小粒子就是普朗克常數h定義的量子,其具有不可再分的特性,是宇宙中唯一的實體粒子,即是構成宇宙的基石。
此外,根據盧瑟福用阿爾法粒子轟擊金箔的實驗,只有極小比例的粒子被反射回來,說明物質不實,原子的體積只是由電子的運動所形成的封閉體系。而且,即便是電子或質子,也是有結構的,它們是作為最小粒子的量子構成的封閉體系。因此,物質的本質是能量的聚集,其是由一定數量的量子構成的量子氣球。
於是,只有相對於量子空間的運動,才具有實際的物理意義。因為,物體的運動受到了量子空間的影響與束縛。當物體高速運動時,會使量子空間產生較大的對稱性破缺,即使該物體受到了許多空間量子的不對稱碰撞,從而產生了阻力。量子空間將物體的動能部分地壓縮為勢能,限制了物體運動速度的提高,表現出速度的不變性。
所謂電磁波,實際上就是受到了激發的量子,是光子的集合與總稱。因此,根據電磁波能量的大小,它們被分別稱為無線電、紅外線、可見光、紫外線、x射線和伽馬射線等。由於光子的本質是量子,具有宇宙中最小的本徵質量和體積。因此,光速是宇宙中最高的速度。
而且,目前的光速c並不是一個絕對不變的自然常數,其是度量量子空間密度的物理參量,是光子的動能被量子空間大幅壓縮為勢能的結果。否則的話,一個自由的光子,其速度會遠大於光速c。因為,光子的質量與最小質量的物質——電子相比,它們至少相差千萬億倍。
總之,由於光子的本徵質量和半徑都非常小,所以作為電磁波的速度——光速是宇宙中的最高速度。而且,由於量子空間的密度很大,其大幅壓縮了光子的動能,使光子的能量主要是相對於量子空間的勢能,因而光速具有不變性。於是,只要量子受到激發,成為了光子,就會達到光速c,以維持其相對於量子空間的勢能。
回覆列表
宇宙皆能量。宇宙能量有兩個層級狀態~物質和場。
場的能量層級是超越四維物質時空能量侷限的,能量頻率極高、振動和諧、各向同性。
能量波在場的能量區域傳播幾乎沒有阻力(類似超導體)。
電磁波幾乎達到了場的能量層級,其傳播是在場的能量區域裡,沒有阻力,也就不需要那麼大的推力。