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1 # 金童希瑞
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2 # 核先生科普
一個串聯電路,如果導線的長度是1米,合下開關的瞬間,燈泡被點亮,如果將導線長度加長到10千米,忽略導線的電阻,在合下開關時,燈泡依然瞬間被點亮。
以上實驗很可能會得出這樣的實驗結論:電的傳播不需要時間。
更準確的表達如下電場以光速進行傳播,微觀上是這樣的,在合下開關的同時,電場以光速進行傳播,迅速在電源的正負極之間的導體內建立了一個電場,載流子(在金屬導體中就是自由電子)從無規則的熱運動開始變成定向運動,即載流子這時才開始在電場的驅動作用下運動,從而形成電流,燈泡被點亮。
實際上電子等載流子的定向運動速度是很慢的,有多慢呢,遠遠低於我們的想象,在良導體中每秒也僅能傳播幾個釐米。之所以在電場建立的同時就能形成電流是因為在導體中到處都分佈著載流子,就像我們家裡一開水龍頭就出水,並不是因為水流的速度有多快,而是因為整個管道中就是充滿水的。
綜上,電的快速傳播得益於電場的光速傳播以及導體中預先分佈的載流子,這個與相對論毫無衝突。
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3 # 星辰大海路上的種花家
電的速度達到光速了嗎?如果達到,是否和相對論有衝突?
光速不可超越似乎是我們這個宇宙的初始設定時的一項重要引數,因為到現在為止關於速度的一切發現,光速都是天花板,宏觀物體我們沒有能力加速到光速,但對於微觀粒子,可以加速到99.999999%的光速,但始終距離光速有一步之遙!
大家印象最深的星戰中的超光速,但其實超光速不是這樣
光速不可超越,不僅無法超越,甚至連達到都不能,而接近都那麼困難!
為什麼光速不可超越?
我們現在知道光速大約30萬千米/秒,這速度實在是太快了,這導致了測量技術與手段缺乏的古代,認為光速是無窮大的,因為從現實中觀察到的光速都不要時間!
第一個測量光速的科學家是伽利略,很可惜他用兩個燈籠開啟的方式很明顯無法測量出光速,第一個用科學方法測量光速的是丹麥天文學家羅默,1676年木星衛星食的延遲原因的推測上他認為是光速有限速度所致,並且測量出光速大約是22萬千米/秒。
準確測量光速的大神是傅科,他用齒輪法準確的測出了光速,而且一直到現在,這個光速的精度仍然是很高。1950年路易斯·艾森用諧振腔所得出的光速值為299792.5±1 km/s,1972年美國科羅拉多州波德的國家標準技術研究所利用鐳射干涉法測定光速,得出c = 299792456.2±1.1 m/s
傅科測量光速原理圖
1983年的第17屆國際計量大會將1⁄299792458秒內光在真空中所執行的距離定義為1米,因此光速已經被固定,而更精確的米才是要測量物件。
從麥克斯韋到愛因斯坦
麥克斯韋方程組中可以推匯出光速是一個恆定值,所以光速也是可以被算出來的,而在以太漂移實驗中的零結果,洛侖茲解釋為運動方向上長度減少所致,但仍然堅持以太,結果十幾年後愛因斯坦直接拋棄了以太概念拿出了狹義相對論,洛侖茲腸子都悔青了!緊接著質能方程也推匯出來!
邁克爾遜-莫雷測試裝置示意圖
其中參考了洛侖茲的長度縮短和時間增加等洛侖茲變換的概念,但拋棄了以太,愛因斯坦也說如果他沒有推出狹義相對論,那麼其他人(十有八九是洛侖茲)也會在5-10年內搞定狹相!
光速無法達到,這是狹義相對論中推匯出來的結果,而所有實驗指向都同樣如此,一個質增效應就會讓所有在速度上的努力付諸東流,這就歐洲粒子中心無論怎麼加速,都不可能讓質子束達到光速,而只能無限接近光速的原因,至於有多接近,那麼就看人類的加速器規模了!
劉慈欣的《朝聞道》中有一個有趣的設定,即人類製造了換赤道的加速器,卻被超級文明沒收了,被告知是加速器能量超過了宇宙大爆炸的能量級別,會導致宇宙進入不可逆的真空衰變,挺有意思,各位可以瞭解下!
宇宙中的超越光速的現象
儘管說光速不可超越,但事實上宇宙中存在很多超光速現象,比如德布羅意波就是超光速的,還有你打著鐳射筆,迅速劃過天際,那個軌跡也同樣超光速了,那麼是否表示宇宙中光速可以超越,愛因斯坦的相對論錯了嗎?
紅點以相速度運動,綠點以群速度運動。紅點從左向右運動的過程中兩次跨過綠點,相速約略為群速度2倍
資訊傳遞不可超過光速,所以德布羅意波的相波超光速並不違反這個設定,所以下面來看看那些超越光速甚至還能被觀測到的現象,到底有哪些!
切倫科夫輻射
這是介質中的粒子超越光速所輻射的電磁輻射,這是1934年,蘇聯物理學家切連科夫發現的。1937年,另兩名蘇聯物理學家弗蘭克和塔姆成功地解釋了切連科夫輻射的成因。1958年,三人因此共同獲得了諾貝爾物理學獎。
因為光在水中的速度只有真空中的75%,所以我們所說的光速不變必須要加一個前提,也就是真空中光速不變,那些核反應堆中的帶電粒子超過水中的光速時,散發出的類似於超音速飛行時音爆,當然只能做個比喻!
宇宙膨脹超過光速
這是從弗裡德曼和勒梅特愛因斯坦廣相中推匯出來,後被哈勃觀測證實的宇宙膨脹,經過現代多種手段測定後當前採用的膨脹速度是67.15千米/秒·百萬秒差距,按這個速度推算,宇宙大約在145億光年外膨脹超過光速。
但其實這並不是天體執行的速度,而是臨近空間的膨脹所累積,它們相對於鄰近天體的速度仍然遵守膨脹的速度比,也就是67.15千米/秒·百萬秒差距,只是在我們看來似乎已經超光速了,不過超越了光速的區域我們永遠都看不到,因為光用不可達。
除了這兩個外還有量子糾纏效應,這個是愛因斯坦提出的EPR佯謬中延伸出來的實驗,現在被用來作為量子金鑰分發,但對於兩個糾纏的量子來說無論處在何時何地,在觀測之前都是疊加態,所以距離根本就不是什麼問題。
還有一種是假設中的快子,其實狹義相對論並非不允許以光速以上的速度執行,只是不允許降低到光速以下,這是是一種理論上預測的超光速亞原子粒子。這種由相對論衍生出的假想粒子,總是以超過光速的速度在運動,所以它即使存在,我們可能也無法檢測到!
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4 # 彭曉韜
首先,請弄清楚電到底指的是什麼?如果指的是帶電粒子,則在一般情況下,是達到同一參照系中的真空中的光速的;如果指的是電場,則電場與光是同一物,其速度也是相等的;
其次,相對論的光速不變,光速為極值而不可超越的說法是不符合客觀實際的。因為,光在不同條件下的速度是不同的:在真空中,光僅相對產生它的光源速度不變,相對光源運動的觀測者會測量到不同的光速;在均勻介質中,光僅相對介質(次生光源)本身速度不變,而相對介質運動的觀測者會測量到不一樣的光速。光行差常數和斐索流水實驗結果均證明了這些觀點;在非均勻介質中,則光速不變更是不可能了;
再者,目前測量光速的方法多數是存在缺陷的,主要是所測量的物件光並非運動光源產生的光,而是相對測量裝置靜止的光源或次生光源(測量裝置中的反射鏡和半透鏡等均為次生光源,其產生的光之速度當然相對測量裝置是不變的)產生的光,其速度自然相對測量裝置是恆定不變的;
第四,本人設計了一種可直接測量不同運動狀態的光源產生的入射光的真實速度:利用兩顆相互通視的地球同步衛星在相對光源(太陽和其他天體)不同運動狀態時的基線法進行測量,詳見下文:
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5 # 黎松祥
電不是電能,電是電力。電的速度指電力的傳播速度,不是指導體內電子移動速度。
電的速度是電力的速度,電力傳播速度是電磁場傳播速度。光是同時變化電磁場,光速就是電磁場傳播速度。所以電的速度就是光速。
光速永恆不變是指光的絕對速度,光的傳播不需要介質。光在任何透明物質中速度都不變,都是真空中光速C每秒約30萬千米。目前尚未發現可以改變電磁場傳播速度的任何方法。
電的速度就是電磁場傳播速度,也是光速C。沒有任何辦法改變電的速度,通電導體不管如何運動,都不能改變電的速度。汽車,火車,飛機,宇宙飛船上的電器,電的速度仍然是光速C不變。
速度分兩種,絕對速度和相對速度。光速不變是絕對速度,不同參考系光的相對速度是變化的,超過C或少於C。相對論的光速不變是指任何參考系光速都是C不變,這太奇怪了。不相同的東西,怎麼會變得相同起來呢?
相對論沒有相對速度,只有一種絕對速度。光速不變本質是電磁場傳播速度永恆不變,和觀察者主觀意識無關,用觀察者主觀意識去轉移和改變客觀規律,是唯心論。用尺縮鐘慢去湊合光速不變,就是笑話。
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6 # X亞洲第一拳王X
電和電磁波的速度一樣,只不過電磁波在空間傳播,採取電場與磁場互換身份的方式向前蠕動。而電則在導體內部,電子挨個排隊,同時向前跑。假定有一根千米的電線,起跑號令一發,在三十萬分之一秒內,所有的電子都得到起跑訊號,第一個電子起跑後,在三十萬分之一秒之內,一千米那頭的電子也得到指令,開始起跑。雖然第一個電子才跑了一步,可最後的電子也跑了一步。電子長得一個樣,於是等效第一個電子跑了一千米。如果只有一個電子,情況應該不會是這樣,但你不可能有隻存在一個電子的導線,是吧?
這樣說來,就不存在違反相對論的悖論。電子是有靜止質量的,它當然不能每秒運動30萬千米,它採用的是接力賽的方式,大量的電子分擔了速度,使之既不違反規則,又達到了目的。是這樣嗎?
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7 # 糞海癲蛆
電子在真空中運動速度是光速。和光子基本是一樣的速度。如果在導體中傳播,必定小於光速。而人類世界的電流都是透過導體傳播的。
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8 # 天儒文化
電流速度是無限的,電子運動速度是很慢,大家要糾正學過知識,電流是在電場力作用下發生定向移動形成電流,導體內充滿自由移動電荷,電場是在電源兩極同時產生,所以無論電路多遠,流進和流出自由電荷都是同時發生。
回覆列表
光速是即時速度;磁場裡光速流動的物質——宇宙射線切割磁力線產生金屬態氫離子,金屬態氫離子的“磁力矩”切割磁力線釋放電磁波——光子(能量)。
電流的傳播是“金屬態氫離子磁力矩的共振”,與愛因斯坦的質能方程是一致的。