光速受溫度影響,較低溫度下光速會顯著下降,同時在宇宙爆發形成早期,溫度超高狀態下光速更高才可以合理解釋當前宇宙的平衡狀態,否則當前宇宙一切都過於巧合
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1 # 趙坤45636193
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2 # 科普作家張軒中
不會的。
光速與溫度沒有什麼聯絡,溫度降低以後,光速還是保持不變。
在宇宙的大部分地區,溫度都非常接近於絕對零度。宇宙中的大部分地方的溫度其實就是宇宙微波背景輻射的溫度,那就是比絕對零度高2度。但是,目前沒有理由可以證明光速與溫度存在關聯——光速不變原理說的是,在任何慣性參考系中,光速都不會改變。
因此,我不知道你在提問中說的“在宇宙中接近絕對零度的環境中光速應該明顯降低”這一論斷是從什麼地方來的,有什麼根據?
為什麼溫度不會影響光速呢?
這就要說一下溫度的本質了。溫度其實是宏觀粒子的熱運動產生的,其實溫度是一個宏觀量,對光子這樣的微觀粒子來說,溫度確實會影響光子的行為,但影響的並不是光的速度。
比如在高溫情況下,宇宙大爆炸一開始的時候,溫度極高,那時候的光子是不能自由活動的——也就是說,宇宙大爆炸是不發光的。比如說,宇宙1萬歲的時候,其實宇宙中的光子並不能自由傳播,而是不斷被電子吸收,然後又釋放。到了宇宙38萬歲的時候,光子才被無罪釋放,成了自由粒子。這個時候就開始註定了光子以光速運動了,永遠不變——因為它的靜止質量為零,所以想停也停不下來。
透過上面的論述,我們發現,低溫不會影響光速(低溫下可能會產生光子的波色愛因斯坦凝聚,但這問題與光速無關),高溫才會影響光速。
這是我查到的,那本書也看過,現有光速加一個與溫度相關的修正引數:
光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是自然界物體運動的最大速度。光速與觀測者相對於光源的運動速度無關。
光速被認為是物理學領域最基本的常數,但它可能並不總一成不變。這一具有爭議性觀點的變化可能會推翻宇宙知識的標準模型。
1998年,英國倫敦大學學院的Joao Magueijo提出,光速可能會變化,這樣可以解決宇宙學家所謂的地平線問題。該觀點認為,宇宙在出現載熱光子(以光速傳播的可抵達宇宙所有角落的光子)之前很久就達到了均勻溫度。
解釋這一謎題的標準方式是一種被稱為暴脹的觀點,該觀點認為宇宙在早期經歷了短時間的迅速膨脹,因此當宇宙縮小後溫度逐漸降低,然而它隨後突然增長。但人們並不知道暴脹為什麼開始或結束。因此Magueijo一直在尋找選擇方法。
該團隊表示,如果光子在大爆炸後速度比引力快,這將會讓它們到達足夠遠的距離,使宇宙更快地達到恆溫狀態。讓Magueijo激動的是,這一觀點對宇宙微波背景(CMB)做出了具體的預測。充斥整個宇宙的這種輻射在大爆炸之後形成,含有宇宙當時狀態的“化石”印跡。
在Magueijo and Afshordi的模型中,CMB的一些特定細節反映了光速和引力速度隨著宇宙溫度的變化而變化。他們發現,在一個特定點上,當光速和引力速度的比例迅速達到無窮大時,有一個突然的變化。這修改了光譜指數的數值,該指數用於描述宇宙中初始漣漪的密度,約為0.96478,這一數值可以透過未來的檢測驗證。由繪製CMB的普朗克衛星在2015年報告的最新資料將光譜指數定位0.968左右,這非常接近上述數值。
如果有更多資料表明這一匹配是錯誤的,那麼它將可以被摒棄。“那將會很好,我不會再思考這些理論了。”Magueijo說,“關於光速可能會與引力速度一起變化的整個理論將會被排除。”
然而沒有哪種驗證方法可以完全排除突然膨脹,因為它不會做出具體預測。“突然膨脹理論仍有巨大的可能性,這使得驗證這一觀點非常困難。”英國卡迪夫大學的Peter Coles說:“它就像是要把果凍釘入牆內那樣難。”他補充說,這使得探索光速變化的各種選擇方案更加重要。
澳洲悉尼新南威爾士大學的John Webb在這些可能會變化的常數方面研究了很多年,他表示Magueijo和Afshordi的預測“令人印象深刻”。“能夠驗證的理論是個好理論。”