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  • 1 # 多才多藝海浪re

    經典力學時期,人類的認識主要侷限於宏觀的範圍,其研究的重點是物質。根據經典力學,物質的一切行為都是由物質自身的屬性決定的。所以,經典力學是忽略物理背景的理想物理學。

    然而,現實世界是一個有機的整體,其不僅含有作為物理對象的物質,而且還具有作為物理背景的空間。在二十世紀,人類認識的最大發現,莫過於以下兩點。

    第一點,是發現存在著不可再分的最小粒子即量子。這意味著能量和空間都是不連續的。而且,在宇宙中,廣泛存在著量子化效應。由此,建立了量子力學。

    第二點,是發現了作為物理背景的空間的存在。于是,宇宙中的任何物質都不是絕對獨立和自由的物體,它們的運動受到了空間的束縛,其速度不能超過空間傳播的速度即光速。由此,建立了狹義相對論和廣義相對論。

    總之,人類在二十世紀最重要的發現,是存在著由量子構成的物理空間。

    光速之所以重要,之所以出現在許多物理現象和公式中,是因為光子恰好是上述發現的中心環節。光子既是最小粒子,其速度又與量子空間相關。

    既然存在著量子空間,任何物體的外在能量都具有兩種不同的存在形式。其一,是相對於自身的動能;其二,是相對於空間的勢能。

    光子的特殊性在於,光子的質量非常小,以至於光子的能量主要是相對於空間的勢能。所以,光速是光子為維持其相對於空間勢能的速度,與空間的量子密度成反比關系。

    于是,光速一方面表現出相對於量子空間的不變性,另一方面也是量子空間對物體運動速度限制的標準。

    比如,在狹義相對論中,光速不變且任何物體的速度都無法超過光速;

    比如,在廣義相對論中,與經典力學相比較,在引力公式中多了一個與光速的平方成反比的修正項;

    比如,在量子力學中,只要粒子的速度接近於光速,該粒子就會顯著地受到量子空間的影響,表現出一些非經典的現象。

    綜上所述,正是由於光速,其既與作為最小粒子的量子相關,又與作為物理背景的量子空間相關,所以在任何物理現象及公式中,都不可避免的留有光速的身影。

    光速是宇宙演化的過程中,一個重要的物理參量。光速不僅表明了宇宙演化的程度,而且其作為空間速度的極限,物體運動的速度與光速的比值,還反映了物體與空間的相互關系。

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