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光的传播速度那么快,它的动力源是什么?

光的传播速度那么快,它的动力源是什么?

既然问到了这个问题,前提得需要知道光是什么?光是一种电磁波,这是从波动性来看它的,如果从粒子性来看它的话,光是由光子组成的。但是无论从哪个角度看,光的传播速度都只能是光速,且无需加速过程,出生就是光速。如果问,为什么可以这么去保证它,没办法,这是理论要求的。

从粒子性来看,光由光子组成,光子没有静质量,它是一种规范玻色子,只能用来传递相互作用,这里科普一下什么是玻色子,简单来说,我们常见的物质是由费米子构成的,而传递引力、电磁力等基本作用力是以玻色子为媒介的,比如光子、胶子等。那为什么光子没有静质量呢?且来看看狭义相对论中的质增公式,如下:

你会看到,由于光子的运动速度为光速c,所以分母为0,当然学习数学我们知道,分母为0的话,公式失去了意义,为了保证有意义,那么m0(静质量)也为0,此时0/0有意义,因此光子的静质量为0,也就没有静质量。

从另一个方面来讲,也是这一个公式,由质增公式可以知道,随着粒子运动速度越快,动质量会增加,以至于逼近光速时,质量趋近于无穷大,对于加速一个质量为无穷大的物体来说,所需要的能量也是无穷大的,这个说不通,因此推导出一切有静质量的物体都不可以达到光速,那作为以光速运动的光子,也就不能具有静质量。

从波动性来说的话,光是电磁波,实质是变化的电磁场,电磁场会以光速建立起来,那么电磁波的传播速度应当就是光速。

题目最后问到,宇宙的膨胀速度为什么超光速?对于这个问题,相信你也经常遇到,宇宙膨胀的速度并不是我们认为的单纯的运动速度,它是空间整体的膨胀速度,这种膨胀存在于任何一个角落,至于为何距离较近的物体看不出来在膨胀,这是因为距离较近,引力占据上风,所以没有表现出来膨胀。

文/科学船坞

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