光的速度為什么那么快?是什么能量支持光的速度呢?首先我們要了解光到底是什么?光是由沅子組成,光子是基本粒子,靜止時質量幾乎等于零。光子不能分裂,只能產生和消亡。另外光具有波粒二象性,在某種意義上來說,光既是粒子又是波。19世紀60年代,英國物理學家詹姆斯.麥克斯韋發現,當電場和磁場一起改變時,它們的相互作用會產生電磁波。電磁波的速度正好等于光速。這強烈暗示光就是一種電磁波。這種觀點隨后被實驗證實。 可見光的波長介于400至700納米之間,甚至可能超過十萬公里。從物理的角度看,這些不同的電磁波都是一樣的。它們具有波粒二象性,也以光速前進,不同的僅僅是頻率。那么是什么能量支持光的前進速度呢? 從宏觀角度看,變化的電子能量產生一個振蕩的磁場,磁場又產生一個垂直的振蕩電場。兩種場在空間中前進,傳輸能量,也傳送信息。任何零質量的粒子都會以光速前進,當光從蠟燭的火焰發射出來的時候,不會從零加速到光速。產生的瞬間,光就已經是光速前進。 量子物理學家認為,真空中虛粒子的密度,決定著真空介電常數和真空磁導率的大小,進而決定著光速的大小。在量子場理論中,是一個量子系統能量達到最低的狀態,量子漲落會產生稍縱即逝的虛粒子。這些虛粒子如同幽靈一般稍縱即逝。但是它們卻能產生可觀測的影響。電場或磁場作用到它們身上,會產生相應的電磁反應。這種現象使得物理學家可以測量到真空的電磁性質,進而能算出光速的大小。 2013年,法國巴黎第十一大學的馬塞爾.厄班和他的同事利用量子漲落,正確計算出了光速的數值。1905年阿爾伯特.愛因斯坦,提出光速是宇宙中速度的上限。根據他的狹議相對論,我們得出一個結論:一個物體不可能加速到超過光速,更不要說超光速了。因為有質量的物體的運動速度,是不可能達到光速。 |
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