光速每秒可达30万公里,它为什么不会在半路上减速?

摘要:北京时间20200113关于【光速每秒可达30万公里,它为什么不会在半路上减速?】的具体情况和说明,让www.910ff.com新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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光是波还是粒子?

曾经这是一个悬案,从经典力学时代的牛顿和胡克之间的恩恩怨怨开始到二十世纪的哥本哈根诠释解释光和电子的波粒二象性结束,总共经历了将近300多年,在这个过程中,精彩纷呈,高潮迭出,令人目不暇接!

第一次波粒大战

第一次波粒战争的导火索是波义耳的光颜色理论,因为频率颜色不一样,所以光的颜色很容易解释,而波义耳的助手胡克在格里马第实验的启发下在1665年出版的《显微术》中明确支持光是一种波,1672年牛顿在向皇家学会递交的《关于光与色的新理论》论文中,提出了光的微粒说,胡克和波义耳正是当时评议会的成员,他们对此观点进行了激烈的批评。

当然大家都知道胡克是谁,也知道因为波动说和牛顿结下了数十年的梁子,牛顿打压胡克一直不遗余力,一直到胡克去世!但事情远未结束,牛顿在1704年出版的煌煌巨著《光学》同样也让惠更斯支持波动《光论》昙花一现!

菲涅尔的《关于偏振光线的相互作用》的论文更是在泊松亮斑实验的支持下证明了光是一种横波,并且傅科的水中光速小于真空中的速度则是第二次波粒大战中取得胜利的决定性一环。

到了19世纪60年代,麦克斯韦通过他发现的方程组推算出电磁波的速度和光速一样,因此麦克斯韦认为光也是一种电磁波!

但比较好玩的是十几年之后赫兹为麦克斯韦证明了电磁波的存在,但却同时发现了一种波动难以描述的光电现象,使得光的粒子说有一次摆在了大家的眼前。

后来海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动方程分别以粒子和波的模式描述了原子内部电子的运动方式,并且辅以伯恩的概率解释和爱森堡的不确定性原理,将原子内部的第一次以数学的方式统一了下来,但电子到底是粒子还是波,还是没有人来确认这个事实!最终玻尔以互补原理最终将波和粒子完美统一在一起!

现在我们可以说,光和电子,它既是个粒子也是个波!

光子为什么一开始就那么快?

没有静止质量是光子的一大特征,我们可以看看常见粒子的速度来和光子对比看看:

低速的太阳高能粒子:200-800千米/秒亚光速的中微子流:低于光速0.0006%光速的粒子流:伽马射线,光速

第一种来自太阳的高能粒子,主要是氢核和氦核,它的质量是:1.674×10千克,氦核则是它的2-4倍。第二种是高亚光速的中微子,质量最大的τ中微子只有电子1/3.33万,大多数计算的时我们可以将电子质量直接忽略,但中微子质量只有电子的数万分之一!第三种则是光子,它直接就是光速,没有静止质量!

光子没有静止质量,因此穿越整个宇宙时除非撞上别的粒子,否则它的能量不会衰减,因为它不会在希格斯场中获得静质量,这是它保持光速而不衰减的秘密。除非它克服引力场跨越梯度空间,或者被宇宙膨胀拉长距离的空间穿行。


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