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1 # 使用者64763398449樹樹
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2 # 科學新視野
嚴謹回答,未知。
關於光的傳播到底要不要介質,在很多場合下答案似乎很顯而易見。
世界上幾乎所有寫在教科書裡有關光的傳播介質的描述,基本都是一致的回答——光的傳播不需要介質。
但事情有那麼簡單嗎?
根據百科給出的解釋
波動能量的傳遞,需要某種物質基本粒子的準彈性碰撞來實現。這種物質的成分、形狀、密度、運動狀態,決定了波動能量的傳遞方向和速度,這種對波的傳播起決定作用的物質,稱為這種波的介質。我們可以認為標準物理裡認為的介質首先是一種實物粒子,其二這種實物粒子能對波的傳播起決定作用。
它可以光介質、 電介質、機械波介質、磁介質等等
在其他有些定義裡,更是這樣簡單地陳述——一種物質存在於另一種物質內時,後者是前者的介質而樓主給出的暗物質,實際上只是天文物理學家對各種證據下都說明似乎存在的一種和普通物質有很大區別的東西的統稱,它或許是一種粒子,抑或是幾種粒子,這些粒子可能是我們發現的了,抑或是我們還沒發現的。
除了近幾年發現的大尺度宇宙下的暗物質團引力透鏡,最早的暗物質證據是上世紀科學家對矮橢球星系旋轉速度的觀測。
這東西怎麼回事呢?簡單來說是星系外圍的恆星繞核心的運動速度,大於用經典物理學對核心可觀測物質質量提供的向心力求出的速度。這很匪夷所思,按照對可見物質的質量估計,這個星系壓根不能留住旋轉速度如此大的眾多外圍恆星?
這如何解釋呢?經典物理學對這種低速世界的計算沒有出錯的,科學家只能模擬增大星系的質量(質量大了能提供的向心力就大,恆星運動速度可以更快)。有趣的是,增大的質量很大部分是環繞著整個星系的,並不集中在核心!
可是星系的質量大部分就在核心啊!用望遠鏡看見的物質大部分就這核心啊!難道環繞整個星系的還有我們看不見的東西?——科學家就將這種東西稱為暗物質,或者暗質。像上面說的一樣,它只是科學家對一種不知道的東西的稱號,並不指代任何已知的東西。
說了上面一大堆,就想說明介質和暗物質在科學家的研究裡並沒有多大關係。
那麼,光的傳播到底需要介質嗎?
查閱百科,上面是這樣說的
真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態,物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。哇,這定義。。。前一句給的也太隨便了吧。。。這不是說真空環境我們也可以隨便製造?氣壓小於標準大氣壓而已,這有多難?
這裡我們不管,其實我們很多人希望的真空應該是遠離地球很遠的太空那種的,沒有一丁點空氣的地方,研究地球的科學家要求不那麼高,它們把空氣稀薄的地方就稱為真空,這不是我們要糾結的地方。
我們在意的是研究量子物理的科學家認為的真空,也就是上面定義裡的後半句——能量之海。
上世紀初,關於光的介質的猜測——以太學說,在經歷了幾百年的風霜雨雪,最終在愛因斯坦的筆下徹底退出歷史舞臺,退出物理學的舞臺。
從那時候起,所有的教科書裡光的介質說明,漸漸地就改成光傳播不需要介質。
說到這裡,對比介質的定義和量子物理學研究的真空。一個是有實物粒子為代表的東西,一個是充滿能量和正反粒子的地方,它們確實沒啥關係。
但有關光的傳播需要網文上稱為真空場的介質的說法還是不絕於眼,但實際科學還在探索。
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