什么是光速 光速是如何达到的?

什么是光速?

“光速”一词在我们的生活中并不少见,每当科学家们在衡量系外星系与地球之间的距离时,都会用上光速的概念。而光作为我们所发现的在自然界中运动速度最快的物体,它在真空以及一些透明介质中所能达到的传播速度就被称作为“光速”。

在宇宙真空环境运行时,光的速度能够达到惊人的300000千米每秒,这究竟是什么概念呢?

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举个例子,如果宇航员从月球上向地球发射一个光信号,那么这个信号只需一秒钟左右的时间便能到达地球。由于速度极快,人们一般通过自身肉眼是无法观测到光的运输过程的。

光速的首次有效测量方法是在1676年提出的,当时丹麦的一名名为罗麦的天文学家向大家提出了光速测量方法。

罗麦在观测木星卫星运动周期时,发现在地球一年的不同时间段内,木星的运动周期也是不同的。对此,罗麦认为一定是光在传播中出现了时间差。由于地球与木星之间相距较远,所以光也需要一定的时间才能传播到地球之上。

在得出这一理论后,罗麦便推测光跨越地球轨道需要22分钟,所以在光延迟的基础上,那年11月的木卫食现象也要比人们预计得再推迟10分钟才能到达地球。

一开始人们对罗麦的说法将信将疑,但随着时间的流逝,那年11月的木卫食现象也确实推迟了十分钟才被人们所观测到,这一延迟现象最终也证实了罗麦的说法。随着科技的发展,人们也逐渐计算出了光的准确传播速度。

光速是如何达到的?

自古以来,人类都一直有着飞跃到宇宙光年之外,去探寻宇宙更深处的秘密的梦想。但要想自由穿梭在宇宙空间内,我们就必须需要“速度”的支持。如果光靠人类自身的力量,我们尚且连地球引力都摆脱不了,更别提穿梭在宇宙空间内了。

随着科技的发展,人类也逐步发明出了火箭等高速飞行器,达到了摆脱地球引力的速度。但和光速相比,我们所能达到的速度还是太慢了,那么光究竟是如何达到光速的呢?

在搞清这个问题前,我们得先解开一个误区,那便是光并不是在后天时才能达到光速的,早在光诞生之初时,光便已经能够达到光速。

宇宙中的其他物质之所以无法达到光速,主要是因为它们不论是在先天质量基础上,还是后期传播的运行过程中,都是无法达到光速所需要的条件的。

而要了解光是如何达到光速的,那么便需要我们先搞清楚光与常规物质之间的区别,光能够达到光速,与它本身所拥有的静止质量是分不开关系的。

在世界中,任何东西都摆脱不了物质形态,即使是光,也不例外。我们所能见到的光,实际上也就是一种电磁波,而这种电磁波,由于具有波粒二象性,所以我们既可以把它看作为粒子,也可以把它视为一种波。

在物理学界中,组成光的“光子”其实也就是一种普通的基本粒子,而它与常规物质之间最大的区别就在于“静止质量”。

与常规物质不同,光子的天生静止质量就是0,通过爱因斯坦所提出的理论我们可以了解到,静止质量不为0的物质是永远无法到达光速的,所以在先天结构上,光子便取得了能够到达光速的重要基础。

而通过后来的研究,科学家们又发现了光子能够拥有0静止质量的原因。原来在我们的宇宙中,存在着“希格斯场”。

它遍布于宇宙的各个部分,与宇宙间的各个粒子发生作用,希格斯场的存在会赋予粒子质量,同时也会让粒子的运行速度减慢。但光子便是其中的例外,希格斯场并不会和光子产生关系,因此,光子还是能够达到光速的。

奇怪的“动力源”

物质想要提高速度,那么就必然离不开动力源的支持,光子自然也不例外。

但就我们的观测来看,光的运动似乎是不需要动力的。光子自诞生以来,就具有超高的前行速度,所以关于光的“动力源”,对我们来说始终还是一个未解之谜。

随着科技的发展,我们可以利用外界的力量使地球上的其他物质达到更高的运行速度,但是对于光子来说,它天生便具有超高的速度。

是不需要任何外力帮助的,光子究竟具有什么样的动力源,我们还不得而知。关于光子背后的动力源,还需要我们再去慢慢探索。

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