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1 # 流年Leoyoe
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2 # Ncz
什麼是光人類確實很糊塗,由於人類文明認知很多理論都是在錯誤中,導致我們根本無法用理念來解釋這個宇宙中的一切現象。
要想知道光是什麼,它為什麼具有運動速度?我們還必須要從宇宙中萬物的組合說起。這個宇宙中一切都是有單位粒子來組合,而這個粒子的組合必須是有多個以運動狀態的粒子來完善。沒有這個完善的機制,任何一個物體都不會在這個宇宙中存在。哪怕是人類的意識思維,都是在這個機制下進行。
那麼光是在什麼樣的機制下存在?當一個物體受到強有力衝擊下,它會發出異樣的光華。如榔頭用力敲擊石頭它會發出火花。一個單位粒子體,如太陽它只因為會發光其原因是周圍的星星與它相互作用,這些星體繞它執行產生強有力粒子分離體產生了相應的光華。一個太陽就是一系列粒子體系,這些粒子體系都是與周圍粒子之間產生各種關係。由於太陽與天體周圍旋轉的星球共振中產生部分粒子分離,這些粒子在劇烈碰撞中產生光環。
這也是人們可看見的光,這個光也延著共振的粒子所鉸鏈,這個共振速度人類誤以為光速。太陽的大小與各星球距離及運動速度,在共振中產生了紅光。月亮與地球大小及距離運動的共振中產生了白光,並不是人類認知,所謂月亮的陰晴圓缺是太Sunny被地球遮擋的結果。
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3 # 生活情感日記
好了,現在咱們開始回答題目――光既然可以每秒30萬公里,那它的動力是什麼?
先說答案:即使每秒30萬公里,光也不需要動力。不但不需要動力,也不需要啟動加速時間。常規上理解,任何物體想要達到高速(光速)並且長時間維持只有兩種情況,一種情況是物體原來是相對靜止的,那麼在加速階段要持續對其提供動力,且需要無比巨大或在時間上地老天荒。因為這裡面有個相對論質增效應,即速度越大,物體質量變得越大,當接近光速時,質量會趨於無窮大。這就需要無窮大的動力(一個太陽的全部能量肯定不夠),而這是不可能的。
是波還是粒子?曾經這是一個懸案,從經典力學時代的牛頓和胡克之間的恩恩怨怨開始到二十世紀的哥本哈根詮釋解釋光和電子的波粒二象性結束,總共經歷了將近300多年,在這個過程中,精彩紛呈,高潮迭出,令人目不暇接!
第一次波粒大戰第一次波粒戰爭的導火索是波義耳的光顏色理論,因為頻率顏色不一樣,所以光的顏色很容易解釋,而波義耳的助手胡克在格里馬第實驗的啟發下在1665年出版的《顯微術》中明確支援光是一種波,1672年牛頓在向皇家學會遞交的《關於光與色的新理論》論文中,提出了光的微粒說,胡克和波義耳正是當時評議會的成員,他們對此觀點進行了激烈的批評。
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4 # 時空通訊
光有狹義的光和廣義的光。
狹義的光就是我們人類眼睛能夠看到的光,叫可見光。
這些光有一個總名稱,叫電磁波。電磁波的傳播媒介為光子,因此都屬於光的範疇。
電磁波譜有波長和頻率,上述的每一種“光”都有自己的波段和頻段,從無線電波開始到γ射線,波長是從長到短,頻率從低到高。
無線電波波長可達數千米以上,頻率可低至10^6Hz以下;而γ射線波長短至10^-12米以下,頻率可高達10^20Hz以上。
我們肉眼能夠看到的可見光部分,波長在0.38~0.76μm之間,頻率在4.2×10^14~7.8×10^14Hz之間。
光源發出的光,是因為光源中的電子獲得額外能量,並釋放能量的結果。電子獲得的能量如果足夠它躍遷到更外層軌道,剛好填補了所在軌道的空位,就會從激發態到達穩定態。這個時候電子不會釋放能量,因此也就不會產生光;
但能量不足以使其躍遷到更外層軌道,到達合適的位置時,電子就會加速運動,並釋放能量;當電子再次躍遷回之前的軌道時,也會釋放能量。
不管是電磁波譜哪個頻段,還是可見光頻段,釋放出的能量都是以光子為傳播媒介,光子的特性就是一出生以光速直線運動。
因此,光的本質是“光子”。1905年,愛因斯坦發表的《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》論文,正確的解釋了光電效應,他將光束描述為一群離散的量子,而不是連續性波動。
這個嶄新看法讓人們對光子的量子特性有了更深刻的理解,給馬克斯·普朗克量子力學研究提供了支援,對量子波粒二象性提出產生了重大影響。
由此,愛因斯坦獲得了1921年諾貝爾物理學獎。
光子沒有靜質量,只有動質量。根據愛伊斯坦光子理論,光子能量為:E=hγ=hc/λ
根據德布羅意理論,光子動量為:P=h/λ=hγ/c
光速極限、光速恆定是狹義相對論的立論基礎。這是愛因斯坦給這個世界設定的一條紅線。
現代任何理論都是建立在這個紅線基礎之上的,如果這個紅線被打破,整個現代物理學大廈就要傾倒,科學理論就要在廢墟上重建。
幸運的是這個紅線經歷了100年檢驗,經過科學家們的無數觀測、發現、實驗驗證,都證明是無比正確的,沒有一例反證能夠打破這個紅線。
光速極限就是說,在我們世界,沒有任何有靜質量物體能夠達到真空光速的速度,更不可能超過這個速度;
光速恆定就是說,在任何慣性參考系,光速都是恆定的,光速也不可以疊加。
光速極限表示式為:M=m/√[1-(v/c)²]
其中M為物質的運動質量,m為物質的靜質量,v為運動速度,c為光速。
光速恆定表示式為:v=(v1+v2)/(1+v1xv2/c²)
宇宙膨脹超光速不屬於有質量物體運動速度。宇宙膨脹是現代大爆炸宇宙標準模型的立論之基。
天文學家、物理學家埃德溫·哈勃在上世紀早期發現了星系紅移現象,經過長期研究提出了哈勃定律。
這個定律認為,宇宙一直在膨脹,星系離開我們的速度越遠越快,各向同性,與距離有一個線性關係。
哈勃定律表示式為:V= HD
其中,V為天體離開我們的速度,H為哈勃常數,D為天體與我們的距離。
但宇宙膨脹是時空本身的膨脹,並不是某個具體有靜質量的物質運動達到光速。
而且宇宙膨脹是一種疊加效應,就像吹氣球,氣球表面的點點花紋隨著氣球膨脹而相互分開,近距離的點點分開得很慢,而以一點為座標,觀測最遠處那個點點,分開速度的離開基點的速度才會很快。
距我們465億光年的天體離開我們的速度達到光速3倍多,而距離我們326萬光年的地方只有75km/s,距離我們1光年處呢?理論計算只有2.3cm/秒,甚至可以忽略不計。
因此宇宙膨脹速度不違背光速藩籬。
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5 # 想法捕手
我們說一個東西需要什麼動力,通常是指這個東西需要用什麼能量,而光本身就是一種能量,所以說它不需要什麼動力。
光速的發現1676年,在丹麥天文學家歐爾·克里斯琴森·羅默第一次提出光速是有限的之前,人們普遍認為光速是無限的,或說瞬時的。
當時天文觀測有一個難題一直沒解決,就是木星上“月食”——木衛遮擋木星——發生的時間總是與牛頓力學計算出的時間有偏差。在羅默前有很多天文學家都已經發現了,但沒一個人去真正思考為什麼,而只是記錄這一現象而已。
羅默率先從光速是有限的這一角度對其解釋,即木星上“月食”出現的不等時間隔,是由於木星與地球的遠近發生了變化。地球離木星越遠則木星的月食出現得越晚,距離越遠光從木衛到地球要花的時間就越長,進而導致本該是勻速週期運動的木衛在觀測上出現了偏差。
隨後無數科學家投身到光速的具體測量上,直到法國物理學家菲索發明出了齒輪測光法,才得出了算比較靠譜的測量值:315000千米/秒,誤差5.1%。
而我們現在知道299792458米每秒的光速是這個宇宙中唯一的絕對速度。
光速的意義光速的發現以及麥克斯韋電磁波理論中光速不變的結論,其實就已經暗示了時間和空間不再具有絕對意義。
在權威的束縛下,沒人敢這樣去想,越是權威就越代表著那個時代的偏執,而新的開創者永遠屬於無畏的年輕人,年輕的愛因斯坦如此,把年老的愛因斯坦駁倒的哥本哈根學派亦是如此。老年的愛因斯塔自己也說,他最終還是變成自己無視的權威者。
光速從另一個意義上來說,是我們這個時空中能量所具有的絕對速度。能量一旦轉化為有質量的物質,就會被這個時空所拖累。在正常的時空下,任何物質(有內稟質量)永遠以低於光速的速度運動,只有純粹的能量(沒有內稟質量)才能以光速運動。
我們的時空限制讓達到光速的物質必須解體為純粹的能量。如果一個人無限接近於光速,寒冷的宇宙空間對他來說都是絕對熾熱的煉獄。
如果說,日常的盒子是靠空間來約束裡面的東西,宇宙則是靠速度來約束其內的物質。光速就是束縛我們的捆仙繩,你越動就捆得越緊。如果以光為標尺來看,時間與空間反而成了衍生之物。
總結物質是凝聚的能量。能量才是這個世界的本質,以能量法則推演世界就發現其完全不一樣。我們對時間與空間刻骨銘心,是因為在物理學家的實驗室裡,幾乎任何東西都需要尺子與時鐘來測量。
特別是能量,本來是依賴於我們測量的長度與時間間隔的物理量。但愛因斯坦的工作是把這個推導邏輯反過來了,能量決定了長度與時間。
你覺得光生來就是30萬公里每秒的速度感覺很奇怪,是因為我們習慣以我們熟悉的長度和時間關係去度量它,而光本身才是源頭。要知道宇宙誕生之初就是光。
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6 # 宇宙探索
光的速度確實很快,但光的傳播並不需要任何動力和能量,而且光“一生下來”就以光速飛行,除非被物質吸收,否則光一直會以光速飛行!
光的本質是電磁波,而在麥克斯韋方程組中,光速是一個常數,這意味著在真空狀態下,光速不會因任何運動狀態或參照系的選擇而發生變化。同時,光也是一種能量,並非我們通常所說的物質。
更重要的是,光沒有靜質量。什麼是靜質量?簡單說,我們取一個慣性系K,使一個物體相對於K參照系保持靜止,則在慣性系K中測量到的質量就是該物體的靜止質量。
但光速恰恰很特別,光速不變原理告訴我們,在任何參照系下測量到的速度都是光速本身,也就是說光速是絕對的,比如說,即使你以99%光速飛行,你身上發出的光的速度仍舊是光速,無論在哪個參照系下觀察都是如此。
所以,光沒有靜質量,沒有靜質量的事物只能以光速飛行。從另外一層面分析,物體之所以有靜質量,因為會與希格斯場發生作用,而光並不會與希格斯場發生作用。
同時,光速限制並不是絕對的,並沒有限制所有事物都無法超越光速,相對論的光速限制也是有前提條件的,這個條件就是:任何攜帶能量或者資訊的事物都無法超越光速,而宇宙膨脹本身並沒有傳遞任何資訊,所以可以隨心所欲地超越光速!
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7 # 宇波3687
我沒有學所有關於光的知識,只懂得一些簡單常識,經過我的思考判斷,表述如下:
一光本身不是單一的,不同的光其構成及光源也不同;二同質光子其運動的波長不同,其質量和構成與輔射運動速度也不同;三光速不是勻速的,其運動的不同階段受各種運動環境的影響不同,不僅運動速度會隨之改變,其質量和構成也會隨之改變;光從本質體系上可以歸納為電子光、質子光和中子光,通常哪種光母體爆發的光子,在受真空和原子力場的作用下,還可以形成各自的母體態,比如我們常利用的光,絕大部分都屬於電子光,也就是電子受壓力和阻力相互作用或不同分子原子起化學反應激發起熱而使電子離場運動瞬間加速爆發生成的光,電子光因其所受的動能相對低弱,所以其輔射速度理應比質子光和中子光慢些,這種光一般是中度光,可見性比較好,不易傷人,但密度和強度大時,其能量也會傷灼人體引燃可燃物,甚至激發原子核發生裂變,但不能直接激發原子核發生聚變,因其光強壓只能砌割原子,不會向原子內的質子和中子內部增大,這是其本質特性,單個電子光在絕對真空中會很快被湮滅崩解而變成背景微波樣的輔射,而被照到物體上,當物體接受一定量的電子光後,就會從物體自己固有的場裡溢位電子,我把物體接收一定電子光並溢位電子的光度,稱為一電子或等電子光度,所謂熱,也通常分為電子熱能,也就是電子溢位和電子場膨脹傳遞互換效應增強的過程與感覺,……質子光一般是原子裂變過程中,質子離場運動瞬間加速溢位而崩解爆發生成的光,但同樣是質子光,它比核聚變生成的質子光的動能相對較小,所以兩者生成的質子光的初速度和輔射速度都有差距,這都是必然的,但作為我來說也只能作理論上的判斷,肯定有具體資料,但目前人類好像還沒有這個測量能力……中子光也就是核聚變使中子自由度增大離場運動加速而溢位崩解爆發生成的光,這種光的強度特別大,運動輔射速度相對較快,穿透力特別強,可以滅絕生物,其比質子光更強大些……問題是,為什麼這些粒子離場溢位就會崩解爆發生成各種光呢?未完待續,知無止境,我還要休息明天到工地幹活養家,作為農民生活不易,作為農民搞科學探索更不易,獲支援點贊多到我滿意,我會繼續陳述
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8 # 火星一號
光無處不在,它們承載著物體的資訊在空間中傳播。當我們接收到光,就能知道光攜帶的資訊,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。隨著觀測和實驗的進步,天文學家羅默最早測出了光速,首次確定光速是有限的。此後,實驗精度變得越來越高,光速也測得越來越準,其大小約為30萬公里/秒。
在愛因斯坦創立相對論之後,人們才進一步知道,光速真的非常快,因為這個速度是宇宙中的局域速度上限,沒有任何速度能夠超過它。而且光速還十分特殊,光只能以光速傳播。更為特別的是,無論是哪個參照系中的觀測者,所測得的光速都是完全相等的。
基於相對論的光速不變原理以及人類對光速的高精度測量,物理學家決定在沒有對目前物理量大小產生可測影響的情況下,把光速的大小定義為299792458米/秒。這樣,人類再也不用為精確測量光速而苦惱,而且還能解決用於定義米的米原器存在誤差的問題。
無論是電子躍遷,還是核聚變、核裂變反應,或者是正反物質湮滅,這些過程都會產生光。一旦光產生之後,它們的速度就會瞬間達到光速,而且始終會以這個速度傳播。如果光沒有被物質吸收,它們不會在宇宙中消散掉,而且速度始終保持光速。例如,宇宙在138億年前產生的第一批光子如今還在,它們還以光速在宇宙中穿行。
那麼,光是怎麼達到光速?光又是如何保持光速?驅使光前進的動力是什麼?
光的粒子性如果從光的粒子性角度來解釋,光是由無靜止質量的光子組成。根據狹義相對論,既然光子的靜質量為零,它們的速度只能是光速。根據粒子物理標準模型的希格斯機制,沒有靜質量的光子在穿過遍佈宇宙的希格斯場時,光子不會發生耦合作用,所以它們不會獲得靜質量,速度也不會從光速降下來。
光子一旦被製造出來,它們的速度就會直接達到光速,沒有從零到光速的加速過程。光子的傳播不需要能量來驅動,如果沒有被物質或者黑洞吸收,它們始終會以光速在真空中無限傳播下去。
光的波動性另一方面,如果從光的波動性來解釋,光的本質是電磁波。麥克斯韋電磁場方程組表明,電和磁在本質上是統一的,變化的電場會激發出磁場,變化的磁場又會激發出電場,如此反覆,就產生了電磁波。
由於電磁場以光速建立起來,所以電磁波會以光速傳播。電磁場的產生和存在沒有藉助於介質,所以光可以在真空中以光速傳播。雖然隨著空間結構的持續膨脹,在空間中傳播的光會出現紅移,但它們不會完全消失在宇宙中。
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9 # 零下二百七十三度
從科學角度考慮,光指所有電磁波譜,而從人的角度考慮,光指人眼可見光譜,在整個電磁波譜中,可見光譜只佔一小部分,波長範圍大約為390~760nm。
然而就是這一小範圍的電磁波譜,對於人類來說,卻意義非凡。光是人類認識世界,感知世界的重要手段,是資訊的理想載體和傳播媒介,人類大腦接收處理的感官資訊中,90%左右是由我們眼睛提供的。
看得見,摸不著的光對於人類而言如此重要的光,具有極快的速度——光速——自然界、甚至是整個宇宙中已知最快的速度,光速嚴格等於299792458m/s 。
那麼問題來了,無處不在的光,是什麼讓它擁有了如此快的速度的呢?
光的本質是什麼?關於光是什麼這個問題,歷史上有許多偉大的物理學家、哲學家,甚至是宗教界人士參與其中,爭論不休。
在早期,由於宗教的束縛,自然科學的研究和人類的思想始終處於牢籠之中,宗教就像一座“圍城”,城內的人想出城而不得已,而那些站在城牆邊、想要出城的人必定會受到歧視、嘲諷,甚至是迫害……
種種原因之下,人類對於光的本質的理解只是停留在對光的傳播、作用等形式上的表層。
終於,到了十七世紀,在力排眾議之下,“圍城”上破了洞,人類得以窺見外面的世界。
作為一個在天文學、物理學、數學等領域皆頗有建樹的偉大天才,惠更斯被認為是介於伽利略和牛頓之間的一位物理學先驅,其在1660年出版的《廣論》一書中明確提出了光波動說,並且推匯出了光的反射定律和折射定律。
44年後的1704年,堅持光微粒學說的艾薩克·牛頓出版了《光學》一書,正式提出光微粒說,書中寫道:
發光物體發射出以直線運動的微粒,微粒子流衝擊視網膜從而引起視覺。自此,世界本應該進入“光波動學說”和“光微粒學說”共存的時代,但一山難容二虎,以惠更斯為首的光波動派勢單力薄,寡不敵眾。
由於牛頓在當時的學術界具有崇高的地位,無人敢去撼動他的光微粒學說。
漸漸的,光波動說跌出大眾視野。
顯然、僅僅依靠牛頓的光微粒說完全無法得到類似的結果,由此,惠更斯及其光波動說再次走進物理學家的視野。
在此後的幾年時間裡,世界投“光波動學說”以火炬,照亮了光波,也照亮了物理世界。
從粒子角度出發,解釋光的動力原子核外有電子,它們在不同軌道上旋轉執行,不同軌道上的電子具有不同的能量,軌道能級越低,電子的能量也就越低,同理,高能級電子具有較高的能量。
當高能級電子躍遷至低軌道上時,就會釋放能量,以光的形式向外發出能量,躍遷的能級不同,發出的光子的能量也就不同。
由於光子是電子進行軌道躍遷時釋放出來的,而在過程前後,電子本身只是運動狀態發生了改變,其質量、體積等強度性質並未改變。
因此,理論上,光子的質量為0,這一質量也被成為光子的靜止質量,也就是說光子的靜止質量為0。
而光子的運動速度極大,根據愛因斯坦的相對論,光子會產生質量膨脹效應,由此光子會產生一個“運動質量”,根據科學家的測量,光子的運動質量小於等於10負54次方千克,無論從哪個層面考慮,這一質量都是極其微小的,可以忽略不計。
因此,綜上所述,光的運動並不需要動力,它生來就具有能量,一生也就那麼多能量,不增不減。
光速真的不變嗎 ?我們聽過太多光速不變的原理,然而在現實生活中接觸到太多光速改變的真理,那到底光速是變還是不變呢?
我們知道,任何物質都會吸收光,而且不同的物質對光的吸收也不同。當光從真空中進入到某一介質中或者在某一介質中行進過程中,光子會激發介質中的電子,一部分光子恰巧被電子吸收,使電子發生軌道躍遷,產生激發態電子。
激發態電子不穩定,隨後會自發的向低軌道躍遷,並釋放出與吸收的光子頻率相同的光。而相同頻率的光會發生干涉現象,使光的波長變短。
實際光速可有以下公式求出:
V = λω / 2∏
式中,λ表示波長(變小)、ω表示光波頻率(不變),因此,可得出光速變慢。
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10 # 裁紙刀
首先,問題描述不是很準確,客體保持高速運動不需要力的作用,只有運動狀態改變才需要力的作用,也。所以,這裡的動力最好改為“加速光子達到光速的動力。”
那麼,為什麼其他物體無法以高速運動而光子可以呢?其他物體在運動中會受到其他力的作用而導致其動能損失,自由態的光子受到的作用力很小到可忽略不計(引力)且大多數力垂直其運動方向(電磁場可導致光子自旋),而對其速度大小几乎不產生影響。
另外,最關鍵的是,光子本身就是量子化的,要麼能量不變保持光速運動,要麼能量全部損失被其他物體吸收。所以,光子的速度要麼是光速,要麼是0,而速度為零的光子也就不是光子了。
最後回答開頭的問題,加速光子的動力是什麼?可以是很多,比如光子(光子激發光子),可以是電子(各種電磁輻射),還可以是熱運動(熱輻射)。至於其加速體制,現在的經典物理和量子物理學都只能說明“它”是什麼樣,而不能解釋為什麼。
回覆列表
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。
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,因此推匯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。