光速是瞬间达到30万千米吗,还是需要一个加速的过程呢?

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光速是一个恒定的宇宙常数,大概是30万千米每秒,不大也不小,亘古不变。光子没有质量,所以只要一产生,速度就是30万千米每秒,没有加速过程。很多人会疑问光子一产生速度就这么大,能量从哪里来的呢?其实,光子的能量并不大,可

光速是一个恒定的宇宙常数,大概是30万千米每秒,不大也不小,亘古不变。光子没有质量,所以只要一产生,速度就是30万千米每秒,没有加速过程。

很多人会疑问光子一产生速度就这么大,能量从哪里来的呢?其实,光子的能量并不大,可以说很小。因为光速没有静质量,所以只能够靠高速的相对论效应获得一点动质量,大概是hv/c2,几乎小的可以忽略不计。这样算下来,一个光子的能量只有hv,量级在10^-20J,小的可怜。1J的能量都可以产生约1万亿亿个光子。

所以,很多物理化学反应都可以产生光子,比如电子跃迁、物质燃烧等等。这些过程中能量就是通过一份一份光子辐射出去的,光子的初始能量就来自于反应过程中释放的能量。而这种纯粹能量的释放方式,并不需要时间。只要光子一被放出来,速度就是光速。

中微子和光子很像,曾经也被认为是静质量为0的粒子,所以一直以来科学家们都怀疑中微子的速度也是光速。后来的中微子震荡实验表明,中微子还是有一点点极小的质量,所以它的速度应该是略小于光速。不过,这种物理化学反应释放出来的中微子,也是不需要加速过程的,一放出来速度就接近光速。

电子“大炮”打光子炮弹,初速度就是光速。

光速,是宇宙中最快的速度,也是宇宙最基本的文明定数,光速每秒也就是瞬间可以达到30万千米,中间没有加速的过程,因为光运行的速度是一致的,如果提供光运行的能量没有了,光也就停止不运行了,比如宇宙中外星人发来的电波就是光速,电波功率一定很大,否则传不了那么远,就算有人说的电波只要一发出就无止境的跑,那么这个电波跑到地球上那也肯定是万年前的电波了,因为光速也须要时间跑嘛,虽然现今人类也在努力创建光速和光速设备,但也只是初见成效。

现在人类有多少能使用光运行的产品呢,是手电筒的光,是激光的光,是电磁波的光,还是电路等等,反正太阳光是最直接的,8分多种光就能照到地球,不得不乘认,光的速度是很快,像闪电,像眼速等,都是一瞬间的事,光一起步速度就是每秒30万千米,时间虽然短是1秒,但30万千米距离可不短哦,关键是只知道光每秒能跑30万千米,可这个光能不能在一秒之内跑完30万千米呢,那就要看推动光速的能量是什么了,反正手电筒的光达不到,激光的光也达不到,电磁波和电路也许能达到,目前也只有太阳光能连续运行,每秒跑完30万千米,因为太阳的内部燃料充足,烧不完的能量,所以要想走完每秒30万公里必须要有动力,比如,小汽车时速是120公里,如果不连续踩油门,不加油,时速还能达到120公里吗。

现在看来,光速只是个概念,要想变成现实还只是梦想,主要是没有推动光速的燃料,能量和技术,也没有能经受起光速运行的材料等,是地球上没有这些源料呢,还是没有被人类发现呢,看来能源的问题只有找太阳要了,因为外星人好像也围绕着太阳在转,不知道在找什么,是在找光速运行的能源吗。

任何物体改变速度都有一个变速的过渡过程,这显而易见,因为在我们日常生活的宏观世界里,这一点是毋庸置疑的。

但是光是什么?光是电磁波,其传播子是光子,这是微观领域的世界。解释其中的规律不需要的牛顿力学,而是量子力学。

而量子力学在普通人看来就是“反常识”的。比如薛定谔的猫,量子纠缠,电子云,概率波等等。这些现象我们在生活中从来没有遇到过相似的。

同样,如果抱着经典力学的思维考虑光的运动,一定会疑惑这个加速过程。但是我想说,光子一出生就是光速,没有加速过程

一般情况下,光子是核外电子释放的一份能量,这份能量在质能方程E=MC2的作用下转变光子的质量。

光子不能停止,理论上停止的光子质量为0,目前还没有发现静止光子。

对于有加速过程的物体来说,它一定是有棱有角的,否则我们就无法记录它的运动信息。而光子是波粒二象性,既有粒子性还有波动性,并且是叠加状态的,观察会导致叠加状态坍缩,这就是观察者效应。这就证明我们无法观察到光子的实在性,因为它也没有实在性。

所以变速的过程并不适合光子这样的微观粒子。

有人会疑惑,那为什么光在玻璃中,水中,空气中的速度变慢了?

如果光从空气射向真空中,是不是意味着光速增加了?是不是就证明光有加速过程?

其实这种想法很好,但搞错了整体光线光速和单个光子光速之分。

光速在水中和空气中之所以变慢,并不是因为光速真的降低了,而是光在空气中遇到了原子,被原子吸收后,导致核外电子又激发出新的光子释放了,就这样传递下去。这个光子并不是原来的光子了,第一个光子被原子吸收再释放第二个光子,第二个光子被下一个原子吸收再释放第三个光子,就这样以此穿过整个大气层。这其中光子的吸收和释放会浪费一部分时间。累积起来就显得光速变慢了。

光速变慢不是指单个光子速度降低了,而是光线中每个光子被吸收再释放的过程浪费了时间,在更长尺度上看,光速就变慢了。

其实空气中的光速指的是整体光线传播的距离除以时间,而不是单个光子的速度。

所以真正意义上的光速永远是不变的。

首先了解一下光速的一些基本概念。

光波在真空介质中的传播速度为299792458米/秒,因此我们在使用光速数值时一般都会取30万公里/秒的近似值。

一秒钟就可以运行30万公里,这个速度是极为惊人的,也是目前已知的自然界中最快的速度。

地球的半径大约6400公里,赤道截面周长大约为40000公里,也就是说光速一秒钟就可以绕地球运行7圈半的距离。

而光速从地球到达月球的时间只需要1.3秒左右,即便是更遥远的太阳,也只需要500秒的时间,大概也就8分钟多一点。因此我们也能够明白,实际上我们每时每刻感受到的太阳光,其实都是500秒以前从太阳照射出来的。

虽然光速已经非常快,但在庞大的宇宙体系下,其速度又显得有点微乎其微了。就拿太阳系所处的银河系来说吧,其直径达到了惊人的20万光年,就算按照光速运行也需要走行200000年的时间,而整个可观测宇宙的尺度大约有930亿光年,也就意味着光从一头走到另一头需要930亿年的时间。

光子的“静止质量”为零,始终以光速运动。

物体的质量实际上会伴随着运动速度的提升而增加,而一旦这个物体的运动速度无限接近光速时,它的“动质量”也就会趋于无限大,说白了只要有质量的物体就永远也不可能达到光速。

而光子的静止质量为零,因此也就可以达到光速,其本身并没有任何所谓的加速过程,其初始速度就是光速,而且会一直保持这样的速度运行。另外光速也并不会与其它的速度相叠加,就算叠加了以后,最终的速度其实还是光速,因为已知自然界中的速度是无法超越光速的。

按照现有的理论基础,人类是不可能发明出“光速飞船”的,而且如果飞船无限接近光速,时间可能发生减缓。

以上个人意见仅供参考。

这是难题,教科书没有答案。牵强附会的高大上,数学游戏的神逻辑,都是不可信的,也使无数莘莘学子迷失方向。

▲哇塞,你们竟敢质疑相对论与量子论?你们竟敢反对“物理学两大支柱”?活腻了吧?

以下是本人的解题思路,旨在刷新物理学返璞归真的思维方法。而光的机制,迎刃而解。

树立正确的物质观

其1:空间是存在的,真空不是虚无的,真空是场物质。“空间·真空·物质”之间是互为因果的。色空亦空——是开明科学界的共识

证据:①人类的直觉——空间有径向距离的远近;②卡西米尔效应——震荡的真空腔有电磁波;③反比距离效应——力与空间密度成反比(F∝1/R,F∝1/R2)。

其2:如果谁还在迷信光无介质论,那么他就无法解释光。真空场——是电磁波的绝对载体。

证据:①真空场充满原子光谱→场量子或光子是真空场的固有单元,②光只在真空传播→没有真空就没有光,③只有真空场才传播光→真空场是光传播的载体。

其3:存在是物质的,物质是运动的,运动是固有的。“存在·物质·运动”之间是互为因果的。运动——是物质存在的绝对证据。

证据:一切物质的存在形式,不外乎有形物质之实体与无形物质之空间。实体总是沿着切向运动的。例如:电子、质子、原子、分子、天体。空间总是沿着径向运动的,表现为:各种波走直线、各种力走直线、能量场走直线。

其4:物质皆有质量,物质皆有能量,物质皆有体积。“质量·能量·体积”之间是互为因果的。密度——是物质存在的绝对指标。

证据:不同的实体有不同的密度,例如:质子密度极大,电子密度很大,凝聚态密度较大,分散态密度较小,空间或场量子的密度极小。

运动的两大分类

运动分两类:第一类运动与第二类运动。

第一类运动,是有形物质的切向运动。切向运动也叫匀速圆周运动、测地线循环。

曲线运动是曲率半径的连续性的递减或递增,表现为:椭圆、螺旋线、抛物线、双曲线。

自然物质的切向运动,主要表现为非封闭的可近似到椭圆运动,存在旋进速度的异常变更。

人工物件的切向运动,主要表现为外力强制作用的近似性的圆周运动。

第二类运动,是无形物质的径向波动。无形物质是指不含电子与质子的空间物质、真空介质、真空场或场物质的统称。

场量子,是量子力学的核心范畴

场量子,是无形物质的操作单元,是引力子、光量子、光子或量子之异名同义的统称。

场量子,是承载各种“力·能·波”的传播子。物体拥有自己的引力场空间,简称自空间

根据引斥力法则,物体质量(m)=自空间质量(m')=场体积×场平均密度:m=m'=V'ρ'...(1)。

根据电子湮灭方程,引力子质量=光量子质量=电子质量:m?=9.11×10?31kg=0.511MeV。

根据粒子物理学,电子以光速自旋,电子自旋惯性力=电子场引力:F?=m?c2/R...(2)

电子自旋势能=引力势能:E?=m?c2。电子湮灭变成的引力子势能:E?=m?c2=hc/λ...(3)

其中,λ?=2.42皮米,是引力子的最短波长。对应的引力子半径为r?=λ?/2π=0.39皮米...(4)

由m?=h/cλ?揭示普朗克常数的物理意义:h是电子(m?)突变为量子(1/cλ?)的当量系数。

场量子的“四个不变vs四个多变”

场量子有四个不变的常量:

质量不变:场量子来自电子湮灭,场量子的质量恒等于电子质量;其引力势能E?=m?c2。

自旋不变:场量子来自电子湮灭,故与电子一样以光速自旋;其自旋势能=引力势能。

按粒子物理学,电子只有以光速自旋,才可能具有固有势能E?=m?c2=0.511MeV。

波速不变:场量子是引力场单元,场量子间以光速推涌;其辐射动能:Ek=(m/m?)hc/λ。

场与波是异名同义,引力场=引力波,电磁场=电磁波。波速≡波频×波长,波速取决于介质。引力波属于电磁波,电磁波的载体是真空场。

根据c=1/√(ε?μ?),光速取决于真空场介质的介电常数ε?与磁导率μ?。

光速与光源无关,光速是真空场介质涌动的固有性质。光源强度决定电磁波的频率或波长。

坐标不变:场量子(或光子)只在原地自旋震荡,其质心坐标位置不变,位移为零(△x=0)。

电磁波与机械波有同样传播机制,很像一石激起千层浪。每一圈浪都在原地上下起伏震荡,浪与浪之间依次推涌,浪并没位移(△x=0)。

场量子有四个多变的参量:

体积多变:场量子(或光子)分布在波源外围由近至远的各个点位处,频率由高至低,波长由短至长,半径有小至大。

这是由于熵增加而表现为真空场能密递减,即真空场梯度递减行为。

波源周围的真空引力场,具有“传力·吸能·降频·红移”的四大特征,是介质的共同性质。

直接证据:原子外围有原子光谱的超精细结构分布,遥远的恒星与脉冲星之热核反应激发的高频电磁波,抵达我们的望远镜,总是表现为低频无线电信号。

密度多变:通常由于波源激发的电磁波,总是降频红移,波长逐渐拉长,体积依次变大,而光子质量恒定,故光子密度逐渐递减。

频率多变:在整个光传历程中,波源刚激发的电磁波频率是最高的,随后推涌的光子频率当然是连续性递减。

波长多变:光子间“依次推涌·降频红移”是所有波的共同特征。红移,就是波长由小增大,故电磁波不是“等频辐射线”,而是“红移辐射线”。

▲恒星激发的光子半径依次的逐渐变大。

对光电效应的深度解读

根据光电效应方程不难发现,电子动能激发对应的光子辐射动能:?m?v2=hc/λ...(5)

由(5)导出电子位移可推压真空场介质,激发的电磁波波长为:λ=2hc/m?v2...(6)

由(5)可推广得到,任何物体动能激发对应的辐射动能:?mv2=(m/m?)hc/λ...(7)

由(7)可求出,物体动能激发对应电磁波波长:λ=2hc/m?v2=k/v2,k=873326...(8)

式(8)表明:运动物体皆可激发电磁波,所激发的波长只取决于运动速度,与物体质量无关。

例如,以1000米/秒飞行的子弹或导弹,激发波长都是:λ=k/v2=873326/10?=0.87米。

▲切向运动的核外电子,沿着切线推压真空场介质,表现为原子光谱的超精细结构分布。

结语

1. 电子湮灭告诉我们:电子与场量子皆以光速自旋,光子以光速依次推涌,光子不是光源发射出来,而是真空场被激发的场量子。

2. 光电效应告诉我们:电子位移动能转化为所激发光子辐射动能,只要有物体震荡或位移就会激发电磁波,其波长只取决于进动速度。

3. 光波是场激发的波,与其它波速一样,光速只取决于真空场量子的“光速自旋”与“光速推涌”。

如果说实体粒子的切向运动是固有的;那么说空间光子的径向波动也是固有的。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

光速是我们宇宙的基本常数,其地位就像1+1=2一样不可撼动,光速也是宇宙中的极限速度,任何有静止质量的物体都不能达到光速,更不能超过光速。


爱因斯坦的相对论告诉我们,想把一个有质量的物体从低速加速到高速是需要能量的,而随着速度的加快该物体的质量也会增加,这样一来想把这个物体加速到更高的速度的话,就需要更多的能量才行。而一个物体在加速到光速的过程中质量会慢慢增加,最终就需要无限大的能量才能把这个物体加速到光速,无限大只是一个理想情况,现实世界中不可能有无限大的能量。


一般物质不能加速到光速就是因为他们的质量会随着速度的增加而增加,不管是粒子加速器中微小的粒子,还是宇宙中的飞船,它们都是具有静止质量的,不管这个静止质量多小也都是存在的,所以它们没办法达到光速,只能无限接近光速。

光子能达到光速根本原因就是它没有静止质量,也就是说如果光子暂停,它的质量就是0,如此一光子就不受相对论“速度越快质量越大”的约束了,因为光子本身没有质量,所以它从生成的一瞬间就达到了光速。

光子虽然没有静质量,但是有微弱的动质量,所以太阳光可以用来驱动宇宙飞船,理论上来说只要宇宙飞船的太阳帆够大,那么借助光压就能让飞船的速度达到光速的20%

普通物体需要一个加速过程,才能从静止的状态(或者某一速度)变为以一定速度运动的状态。然而,光子的行为却完全不一样,它们从产生的一瞬间就是以光速运动,不需要任何加速过程。

一系列实验表明,包括光子在内的量子都具有波粒二象性。在某些时候,它们的行为会像粒子;而在其他时候,它们的行为又会像波。

从粒子的角度来看,光子比较特殊,因为它们不具有静止质量。对于无静止质量的物体,它们只能以光速运动,既不会出现低于光速的情况,也不会出现超光速的情况。也就是说,光子达到光速不存在加速过程,它们一产生就会达到光速。

从波的角度来看,光是电磁波,其传播速度始终是光速。关于这一点,可以用声波来作对比。人在说话时会发出声波,其速度会瞬间达到音速,不需要有加速过程。本质上,声波是以周期性扰动的形式穿过介质的能量流,所以任何运动都是纯粹的振荡,能量会以波的速度传播。电磁波是由振荡电场和振荡磁场交替变换所产生的,它们在创造出来时就是以光速运动。

瞬间这个词是一个含义很模糊的词,无法量化。其实光速就是每秒钟30万公里,你认为是瞬间也好不是瞬间也好它就是这样的速度。

1秒钟等于1000毫秒,如果瞬间可以定量,你说1毫秒是瞬间,还是100毫秒是瞬间,还是1秒钟是瞬间?或许有人把1分钟也说成是瞬间。但1毫秒光只能走300公里,1光年走9.46万亿公里,就是1光年距离远的光线要走1年才会到达我们的视网膜,不是所谓"瞬间"到达。

光速不存在加速过程,它应该是恒定的,准确的说法就是光在真空中的速度为299792458m/s。这一秒的光速是一毫秒一毫秒叠加的,是一米一米走过来的。

爱因斯坦关于光速的定律认为,光速是这个世界上已知的最大速度。

凡有静止质量的物体都无法达到光速,因此可以认为光子是没有静止质量的。

光速是恒定的,光速自己也不能超越光速。光速没有叠加态,两束相互靠近的光叠加的速度也不能超过光速。

你在高速飞行的太空飞船上射出的灯光,也还是光速,不会在30万公里的速度上再加上飞船的速度。这个原理可以用洛伦磁转换公式来计算(过去多次解释过,在这里不再赘述)。

由于光速有这样一些特性,所有光速成为了人类的一个常数,从速度单位变成了距离单位,主要用于丈量太空天体的距离,故可以叫做“量天尺”。

在太阳系范围内,距离单位一般不用光速,而是用天文单位(AU),一个AU等于太阳到地球的平均距离,约1.5亿公里。

出了太阳系,天体稀疏相隔距离遥远,就用光年为单位了。1光年约9.46万亿公里,到距离我们最近的恒星,半人马座a星的比邻星4.22光年。如果用公里表述就是约39.92万亿公里,用AU表示,就是266141.33AU。

宇宙现在的可视范围达到930亿光年直径,恒星距离我们动辄几千几万几亿光年,这样用公里或AU表述就很不方便了。因此光年成为宇宙星际跨度最常用的距离单位。

其实,现在的“量地尺”也是以光速来衡量的。

过去,人类用于度量长度的单位“米”标准尺度,是用一个合金做成米原器,保存在巴黎国际计量局,这个刻度是严格规定在0摄氏度、1 atm(标准大气压)下的长度。但这个尺度由于材料变形和测量精度限制,最高只能达到0.1μm的精度,对于一些更精密的要求就很难测量了。

为了使这个尺度更精密,后来人们用光波波长为标准,规定“米的长度等于氪-86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍”。1983年10月第十七界国际计量大会终于用光速重新定义了“米”长度,即“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。由此光速成了天上地下唯一精确计量长度的单位。

这说明光速是循序渐进的行进的,是一毫米一毫米前进的,所谓瞬间30万公里完全无法概括光速的行进过程。

光速是经过几百年科学家们运用各种方法精密测量得到的。最早伽利略要人们在两个山头上用灯光认为测算,当然不是很精确。

后来人们用旋转齿轮法、旋转棱镜法、微波谐振腔法、激光测速法等方法测量,使光速值越来越精密。

现代有了巨大的加速器,美国登月还在月球上设置了激光反射器,这些都成为精密测量光速和距离的重要工具,因此现在得到的光速已经是十分精准的了。

无数事实证明,光速的性质是恒定和无法超越的,正是由于光速的这种精确恒定的特性,才被科学界确定为精密测量我们认知世界的标尺。

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光速在真空中是不变的,是一物理常数C。

光速在真空中不变是相对论基本原理之一。

科学原理是不需理论证明的,但是如有一个实验事实与其違背,则原理便不成立。

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