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光是依靠什麼動力到達光速的?它的動力又來自哪里?

我們都知道,任何運動的物體,都需要動力的支持,生命體能夠運動,是體內的生物能在發揮著作用,提供著動力。沒有生命的各種交通工具,它們能夠運動,也是由各種能源提供了動力才做到的,例如:汽車能夠跑,是汽車能源提供了動力。

自然界中也有許多能夠運動的自然物體,它們的運動也是需要動力的,而在眾多的運動物質中,誰的速度最快?相信很多小伙伴都會給出答案:光。

沒錯,光是人類目前已知的,運動速度最快的物質,它的速度達到了光速,而光速也是相對論體系中,物質能夠達到的極限速度。

根據相對論,凡是有靜止質量的物體,它的速度只能無限接近光速,不管背后的動力有多麼的強大,也永遠不可能達到光速。而在人類目前的認知中,宇宙中能夠達到光速的物質只有光和電磁波,而光和電磁波本質上也差不多。

那麼光是什麼?為什麼它能夠如此的神奇?根據科學家的研究認為,光從本質上來講,也是一種電磁波,而電磁波是磁場和電場相互作用產生的一種粒子波,是能夠向外傳播擴散的一種場。

在高中的時候,我們就做過簡單的光的波粒二象性實驗,通過實驗,我們認識到,光即是一種波也是一種粒子,它具有兩種特性。

我們平常所看見的光,其實是由無數的光子組成,而光子是一種基本粒子,能夠傳遞電磁相互作用力,這種相互作用力的粒子被科學家稱之為玻色子,而光子本身也是一種玻色子。

我們對光子的本質有了基本的了解后,更疑惑的問題出現了:它是如何運動的?背后的動力又來自于哪里?光子能夠以光速運動,必然也是需要一個力的,那麼這個力又是什麼?能夠驅動光子以光速運動,這個力的強大可想而知。

地球的自然能源產生的力都可以讓火箭上天,讓交通工具帶著我們走遍世界各地,可是人類科技制造的交通工具,它們的速度跟光速相比,連龜速也算上,實在是太慢了。

想要揭開光子背后的一些謎團,我們還是需要進入相對論的世界,在相對論中,任何有質量的物體在不斷加速的過程中,它的質量也會不斷增加,想要實現光速,質量就會變得無限大,很明顯這是不可能的,所在,存在質量的物體就算是動力再強,速度再快,也不可能實現光速。

光子能夠實現光速,一個原因就是它的靜止質量為零,沒有質量的光子,在運動的過程中也就不受相對論的約束,可以達到光速。而光子在以光速運動的過程中,同樣會擁有質量,能量,動量等,所以,大量的光子集中在一起撞擊目標物時,同樣也會產生力量。

光子在宇宙中運動,可以非常輕松地到達光速,理論上來講,它不需要任何的動力。而光速也有一個更重要的特征,那就是恒定,從我們觀察者的眼光看去,光速是不會發生任何變化,它不會跟任何速度疊加,即使是多種速度疊加在一起,光速也是獨一無二的,它不會變。

光能夠有這樣特征,跟它的本質有一定的關系,前文說過,光的本質是電磁波,而電磁波的能階超過一定臨界點后,就會以波的形式向外輻射,于是光誕生了。

電磁波在宇宙中無所不在,只是我們肉眼無法看到,而能夠被我們看到的電磁波,只有光這一種。電磁波更深層次的本質則是一種電子場,而場是指某個物理量在一個空間區域內的分布運動,要解釋這些,只有用更高級的場論才行。

那麼場又如何理解?簡單來說,場也可以理解為引力場,也就是宇宙中無處不在的引力,那麼引力的本質又是什麼?根據廣義相對論,引力的本質就是時空的彎曲,科學家將宇宙想象成一個氣泡,一個物體在氣泡上會產生壓力,就會形成一個凹陷,同時產生向四周擴散的引力場。

我們身處在地球的引力場中,地球處在太陽的引力場中,而太陽系又處在銀河系的引力場中,而整個宇宙有可能同樣存在一個神奇的量子場-「希格斯場」,「希格斯場」與宇宙中的基本粒子相互作用,就產生了質量。

現在我們明白了質量是如何產生的,它其實就是「希格斯場」與基本粒子相互作用的結果。普通的基本粒子都會與「希格斯場」發生相互作用,產生質量,唯獨光子有可能并不會與「希格斯場」產生相互作用,所以,光子才沒有質量,才能夠達到讓我們羨慕的光速。

光在宇宙中是特殊的,它沒有質量可以以恒定的光速運動,雖然這種速度相對于宇宙的浩瀚來說,同樣也是龜速,但是對于人類來說,卻是一個無比渴望的速度。

要知道,如果我們能夠實現光速運動,那人類可以活動的范圍就可以擴散到方圓數十光年,數百光年,對于人類的未來發展有著重要的意義,我們走得更遠,才能夠探索更多的宇宙奧秘,才能夠發現更多的宜居星球,人類的延續才會更加漫長。

當然,科技是無所不能的,我們了解了光能夠達到光速的秘密之后,我們就可以順著這個線索一直研究下去,相信總有一天,我們也能夠找到方法,用科技的力量實現光速,甚至利用空間的力量,來實現科幻小說中才存在的超光速運動。

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