回顧:光是如何達到光速的?誰給它的動力?
綜述
光充斥在我們生活中的各個角落,它既是我們生活中最常見到的東西,同時也是我們身邊最爲神秘的東西。在浩瀚的宇宙中,光以極快的速度穿梭在星際之間,將光源帶到星球之上。常年來,科學家們也一直在研究有關光速的秘密,
相傳,只要我們能達到光速的力量,那麼便能實現時空的穿越,去到星際空間中的如何一個地方。那麼光究竟是如何能夠達到光速的?而它的動力源又在哪兒呢?
什麼是光速?
“光速”一詞在我們的生活中並不少見,每當科學家們在衡量系外星系與地球之間的距離時,都會用上光速的概念。而光作爲我們所發現的在自然界中運動速度最快的物體,它在真空以及一些透明介質中所能達到的傳播速度就被稱作爲“光速”。
在宇宙真空環境運行時,光的速度能夠達到驚人的300000千米每秒,這究竟是什麼概念呢?
舉個例子,如果宇航員從月球上向地球發射一個光信號,那麼這個信號只需一秒鐘左右的時間便能到達地球。由於速度極快,人們一般通過自身肉眼是無法觀測到光的運輸過程的。
光速的首次有效測量方法是在1676年提出的,當時丹麥的一名名爲羅麥的天文學家向大家提出了光速測量方法。
羅麥在觀測木星衛星運動週期時,發現在地球一年的不同時間段內,木星的運動週期也是不同的。對此,羅麥認爲一定是光在傳播中出現了時間差。由於地球與木星之間相距較遠,所以光也需要一定的時間才能傳播到地球之上。
在得出這一理論後,羅麥便推測光跨越地球軌道需要22分鐘,所以在光延遲的基礎上,那年11月的木衛食現象也要比人們預計得再推遲10分鐘才能到達地球。
一開始人們對羅麥的說法將信將疑,但隨着時間的流逝,那年11月的木衛食現象也確實推遲了十分鐘才被人們所觀測到,這一延遲現象最終也證實了羅麥的說法。隨着科技的發展,人們也逐漸計算出了光的準確傳播速度。
光速是如何達到的?
自古以來,人類都一直有着飛躍到宇宙光年之外,去探尋宇宙更深處的秘密的夢想。但要想自由穿梭在宇宙空間內,我們就必須需要“速度”的支持。如果光靠人類自身的力量,我們尚且連地球引力都擺脫不了,更別提穿梭在宇宙空間內了。
隨着科技的發展,人類也逐步發明出了火箭等高速飛行器,達到了擺脫地球引力的速度。但和光速相比,我們所能達到的速度還是太慢了,那麼光究竟是如何達到光速的呢?
在搞清這個問題前,我們得先解開一個誤區,那便是光並不是在後天時才能達到光速的,早在光誕生之初時,光便已經能夠達到光速。
宇宙中的其他物質之所以無法達到光速,主要是因爲它們不論是在先天質量基礎上,還是後期傳播的運行過程中,都是無法達到光速所需要的條件的。
而要了解光是如何達到光速的,那麼便需要我們先搞清楚光與常規物質之間的區別,光能夠達到光速,與它本身所擁有的靜止質量是分不開關係的。
在世界中,任何東西都擺脫不了物質形態,即使是光,也不例外。我們所能見到的光,實際上也就是一種電磁波,而這種電磁波,由於具有波粒二象性,所以我們既可以把它看作爲粒子,也可以把它視爲一種波。
在物理學界中,組成光的“光子”其實也就是一種普通的基本粒子,而它與常規物質之間最大的區別就在於“靜止質量”。
與常規物質不同,光子的天生靜止質量就是0,通過愛因斯坦所提出的理論我們可以瞭解到,靜止質量不爲0的物質是永遠無法到達光速的,所以在先天結構上,光子便取得了能夠到達光速的重要基礎。
而通過後來的研究,科學家們又發現了光子能夠擁有0靜止質量的原因。原來在我們的宇宙中,存在着“希格斯場”。
它遍佈於宇宙的各個部分,與宇宙間的各個粒子發生作用,希格斯場的存在會賦予粒子質量,同時也會讓粒子的運行速度減慢。但光子便是其中的例外,希格斯場並不會和光子產生關係,因此,光子還是能夠達到光速的。
奇怪的“動力源”
物質想要提高速度,那麼就必然離不開動力源的支持,光子自然也不例外。
但就我們的觀測來看,光的運動似乎是不需要動力的。光子自誕生以來,就具有超高的前行速度,所以關於光的“動力源”,對我們來說始終還是一個未解之謎。
隨着科技的發展,我們可以利用外界的力量使地球上的其他物質達到更高的運行速度,但是對於光子來說,它天生便具有超高的速度。
是不需要任何外力幫助的,光子究竟具有什麼樣的動力源,我們還不得而知。關於光子背後的動力源,還需要我們再去慢慢探索。
結語
達到光速,或許便能實現時空的穿越。在未來,我們也期待着人類能夠解開光速之謎,帶我們看遍宇宙星河燦爛,同時也能夠讓我們實現時空的穿梭之旅。