光子的速度为什么这么快?光子:快不算什么,能慢下来才算本事

光速,30万公里每秒。一束光从地球飞向月球只需要一秒多的时间。

光的速度为何这么快?到底是什么动力让光的速度达到30万公里每秒?

光子的速度为什么这么快?光子:快不算什么,能慢下来才算本事

或许我们应该换一种思维方式,思维不能总是禁锢在“光速为什么这么快”,反过来思考一下:为什么我们的速度如此慢?

在我们羡慕光子的速度如此之快的时候,或许光子也“羡慕”我们的速度为何如此慢。而随着科学家们的深入研究,发现了一个事实:其实快并不算什么本事,能慢下来才是真本事。

是不是有些懵逼,别着急,咱们慢慢分析。

首先,光到底是什么东西?

关于这个问题,科学界一直在争论,直到今天也没有完全的定论。毫不客气地说,过去几百年的科学发展史,几乎就是光本质的探索史,光,就像一根线那样,串联起科学理论的发展。

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对于“光到底是粒子还是波”这个问题,科学家争论了上百年。今天的普遍认知是“光具有波粒二象性”,至此,“光是粒子还是波”的争论稍微平息。波粒二象性是量子力学中的一个重要元素,量子力学中的很多诡异现象,比如说双缝干涉实验,不确定性,薛定谔的猫思想实验,甚至平行宇宙假想都与波粒二象性息息相关。

量子力学强调,量子就不可分的最小单元,何为量子?举个通俗的粒子,你拿着一把刀,对着一个苹果一直切下去,直到最后再也切不动了,剩下的就是量子。光也是如此,光的最小单元就是光量子,也就是光子。

科学家们发现,自然界存在很多种不可再分的基本粒子,比如说电子,夸克,胶子等,这些都是基本粒子。基本粒子加起来总共有62种(其中引力子还没有被证实),这些基本粒子就组成了标准粒子模型,依据这个模型,科学家可以很好地把基本粒子进行分类。

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关于标准粒子模型的故事,不是一时半会能讲清楚的,这里简单通俗地说明一下。

其实,所有的基本粒子应该都是没有质量的,从量子的概念来讲,它们都是不能再分割的“点”,也就是数学概念上的“零维”的点,但是现实中它们是有质量的,为什么呢?

简单说,“没有质量”的基本粒子在发生相互作用时,会体现出能量,而质量就源于能量,这就是爱因斯坦的质能方程表达出来的。

举个通俗的例子,各种基本粒子就像穿梭于大街上的人一样,如果是超级明星,行走在大街上,周围的群众肯定会迅速围住明星,明星就会受到很大的束缚,行走起来就比较困难,体现出来的质量就比较大,要想运动就必须有更多的能量才可以。

而如果是普通的老百姓,受到的束缚就比较小,顶多是偶尔的随机与他人的碰撞,体现出来的质量就比较小,运动速度就会很快,不需要很多能量。

而光子就像“谁也不爱搭理”的乞丐一样,别人碰到乞丐都会主动躲得远远的,乞丐不会与任何人发生相互作用,就没有任何质量,只能以最快的速度光速运动,想慢都慢不下来。

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至于谁和谁发生相互作用,要依据基本粒子的内在属性,比如说电荷,角动量,色荷等。拥有了质量之后的基本粒子,在四大基本作用力的作用下,形成了更重的粒子,比如说中子,质子,然后是原子核,原子,分子等。

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这里有必要说明一下,中子和质子都是由三个夸克组成的,但是三个夸克的质量仅占中子质子质量的1%而已,剩下的99%的质量其实都是连接三个夸克的胶子相互作用的束缚能量,而能量也体现出了质量。

所以,可以看出,光的速度为何这么快?它的背后有什么动力推动呢?其实光没有任何能量来源,如果有能量的话,光就不会这么快了。恰恰是有能量来源的我们,才会慢下来,因为有能量意味着拥有质量,意味着与其他物质发生作用!

原创文章,作者:阿峰,如若转载,请注明出处:http://51xz.net/495.html

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