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  • 1 # 科學聯盟

    已經有朋友對此問題做出了很好的回答了。我在這裡進一步解釋一下。首先明確廣義相對論對介質光速問題是無能為力的!其次,純粹的量子力學也不能解釋這個問題,必須要將量子力學應用到光學領域和凝聚態領域才能對這個問題有一些很好的解釋。

    按照現有的光學理論,光速和介質的折射率有關,或者說和介質的介電常數(準確地叫,介電函式)有關。在十九世紀末二十世紀初期,有一個洛倫茲的物理學家,他用唯象模型給出了介質的介電常數和光的頻率之間的定量解釋。這個模型是基於電偶極子模型來構造的。按照這個模型,光作為電磁波會對介質中的分子團產生作用,原因在於分子團本身是偶極子(當然更嚴格的說法是分子團的電場可以近似為偶極子的電場),外電磁場對偶極子產生了驅動作用,從而產生了電磁共振。透過求解洛倫茲模型,我們可以得出電磁波的波速、波頻、介質介電函式(已經不能叫常數了)之間的關係。

    洛倫茲模型從唯象理論的角度解釋了光在介質中傳播為何速度會改變。某種意義上這個模型是很成功的。這也是我們到今天都還用這個模型來研究光在介質中的傳播。那麼,我們能不能用量子理論來解釋這個問題呢?可以的,但是沒這個必要!因為量子理論更多的是研究光的發射、吸收問題,換言之也就是光子的產生與消滅機理。

    最後,簡單解釋一下為什麼廣義相對論不能解釋這個問題。原因在於,廣義相對論不是量子理論,它是一個引力理論。而光子的產生、吸收其實涉及的僅僅是無引力的量子電磁理論!

  • 2 # 考拉的物理世界

    不如用高維狹義相對論解釋一下。

    光子的速度仍然是真空中的光速,只不過在我們可見的三維中是低於真空中光速,光子還會在第四維空間中有速度,其平方和正好等於光速平方。

    不如用獲取質量的理論解釋一下。

    光子此時由於類希格斯波色機制,而獲得了質量,所以它就只能低於光速了。

    不如用廣義相對論解釋下,光子經過原子核周邊時,其實區域性引力場很強大,這相當於介質中的空間比真空中更大,所以光子只是視速度變慢了。

    不如用量子力學解釋下,實在沒法算清,應該是某類糾纏態的宏觀現象。

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