摘要:在物理学上,光一直都很神秘,首先我们无法判断它到底是粒子还是波,其次光速永远都是恒定的,这就导致宇宙的时空观不再绝对。从此,宇宙中不同空间的时间流逝,也就变得不同,而这些现象都源于光。
在物理学上,光一直都很神秘,首先我们无法判断它到底是粒子还是波,其次光速永远都是恒定的,这就导致宇宙的时空观不再绝对。从此,宇宙中不同空间的时间流逝,也就变得不同,而这些现象都源于光。
在早期的双缝干涉实验中,它表现的像波,但是在光电效应中,它又表现的像粒子。
最后,在1900年,普朗克提出了新的辐射理论,如果要彻底解释黑体辐射,就必须将光量子化。也就是说,光只能是一份一份的能量,而不再是连续的,只有这样才能解释黑体辐射。
现在我们已经知道光的本质就是一种光量子,具有波粒二象性,叠加态以及遵守不确定性原理。
为了正确描述光的量子特性,我们一般将光默认成波,并采用薛定谔的nova9s.p-uota.com波函数描述。
但这mate8.fairy-jp.com又会导致另一个问题的出现,如果光是波的话,那它到底是怎么传播的呢?
比如声波和其他机械波都需要介质才能传递,所以在相对论出现之前,物理学家就认为光波的介质是一种充满宇宙nova2s.annevagi.com的物质,这种物质叫做以太。直到1905年,爱因斯坦否定了以太,认为光不需要传播介质,光在真空中,总是以恒定的速度飞行。并且光速是宇宙中最快的速度。那为什么宇宙会有一个速度限制,而且这个限制会是光速呢?
首先,光速取决于真空的两个基本属性。分别是真空介电常数和磁导率。而这两个常数都是我们精确测量得到的,这些常数不会改变,也就造成了光速不会改变。你可以将这些常数理解成空间对电磁波Reno8lite.napevents.com传播时,带来的阻力。
目前还有一种观点mate40rs.askaudria.com认为,光速具有速度极限可能与量子涨落有关。
我们知道光可以在真空中传播,但是真空并不是空无一物,因为真空中总有量子涨落,这就导致真空存在一个基本的能量值,也叫真空零点能,这种能量对光在真空中传播时会起到拖拽的阻力效果。这种阻力就限制了mate7.prkspr.com光速不能无限大。
如果真空没有阻力,那么光速可能就没有maters.nituly.com限制。所以从这个层面来看,光速不能无限大和真空的属性有关系。这也就造成了信息的传播速度有了一个上限,而信息的传播限制就创造了宇宙中存在无法逆转的因果关系。
因为Reno3p.vikernel.com信息极限速度不能超过光速,所以宇宙中发生的任何事件并不能立马到达观测者的视线之中。而正是由于这一点,才保护了人类文明。
如果光速无限大,那就意味着宇mate80rs.missfoote.com宙中任何一个地方发生的事件都会同时影响到宇宙其他所有的事件。
那么,宇宙中发生的各种超新星爆发事件释放的大量高能光子,都有可能同时传导到地球上,这种累积效应给地球带来的能量nova5i.guezzit.com是毁灭性的,就会直接摧毁人类文明。
在光速无限的宇宙中,任何事件发生的顺序可能会变得混乱,我们也就无法对一个事件的因果关系有清晰的认知。所以宇宙中就不会存在红移现象,我们也不能发现宇宙背景辐射,自然也就无法了解宇宙的历史,整个宇宙的范围可能会变得无限大,宇宙中的所有恒星的光线可能会同时抵达地球。这样一来,整个夜空也会mate40rs.maac-nih.com被照亮,黑夜或许就不再存在了。
事实上,光速不变,就意味着宇宙中任何时空发生的事件,其影响范围都是有限的,这个范围就是光锥,所以才有了光锥之内皆是Reno5k.flipklart.com命运, 光锥之外皆是虚妄的说法
光子难道是天选之子吗?为什么宇宙要选择光子,作为宇宙的最大速度呢,而不是其他粒子?
事实上,宇宙限制的不是光速,而是宇宙需要因果律,因为宇宙如果没有因果律,那任何时空发生的事件,其信息量都是无限的,这种无限信息就会违背能量守恒定律,这就是一种bug级别的存在。而因果律的实现必须要求宇宙的最大速度有个限制。恰好这个速度限制由光子承担罢了。
事实上,其他粒子运动速度也可能达到光速这一数值,之所以光速这个名字不采用其他粒子名字来命名,只是因为光子是最早发现,最普遍存在的粒子而已。
在标准模型中,有61种基本粒子,有静止质量的基本粒子,其运动速度必然会低于光速。没有静止质量的粒子,速度就是光速,比如光子,胶子。但是胶子由于夸克禁闭效应,一直被束缚在原子核内,无法飞出原子,这就导致我们发现胶子的时间十分晚,所以光速也不会被叫做“胶速”。
目前只有光子能以光速自由地在宇宙中游荡。而其他大部分粒子都有静止质量,比如夸克类,电子类和中微子类。它们的速度一定是低于光速的。
总结一下,光速不能无限大,在理论上受限于真空的阻力。光速是恒定的,取决于真空磁导率和介电常数是恒定的。
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来源:幽兰说科学