光是如何达到光速的 光速是最快的速度吗

时间:2021-01-07 16:07:11 编辑:环宇 来源:网络整理
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   光能够达到光速并不是因为它需要动力,而是因为在宇宙中,凡是静止质量为0的东西都可以达到光速,而光子恰好就是静止质量为零。那为什么静止质量为0就可以达到光速呢?这其实和量子力学的理论模型有关。具体原因我们还得从理论物理学的发展说起。

  如果要给科学史上的理论物理学家做一个排名,可能不同的人给出的答案会是完全不同的。不过,有两位大神肯定会被大家排到最前列,这两个人就是牛顿和爱因斯坦。牛顿代表的是经典物理学,而爱因斯坦则代表的是现代科学,爱因斯坦以及他所在时代的科学家更像革新者,革了经典物理学的地基,建立了现代物理学的两大支柱:相对论和量子力学。

  其中,相对论几乎是爱因斯坦一个人做出来的。相对论被分为狭义相对论和广义相对论。在狭义相对论中,爱因斯坦以光速不变原理和相对性原理为基本假设建构出来的。

  我们通过光速不变原理进行推导,就可以得到光速是信息、物质和能量传播的最快速度,它们都无法超越这个光速(3*10^8m/s)。这个看法起初很多科学家都无法接受,狭义相对论诞生后很久才逐渐在实验中被验证,被开始被接受。很多人都会有一个疑问:为什么光速是宇宙中物质、信息、能量的极限速度,而不是其他的速度?还有光是如何一下子达到光速的?它的动力之源到底是什么?

  标准模型

  关于这个问题,与爱因斯坦同一时代的物理学家就在研究,前前后后上百位杰出的物理学家先是创立了量子力学,紧接着结合狭义相对论和量子力学推导出了量子场论,进而得到到了粒子物理标准模型。

  之所以需要这样一个理论,很大原因是实验惹的祸。上世纪初有一个叫做卢瑟福的科学家通过简单的“α粒子”轰击(撞)金箔,就让他了解到原子模型,并开启了研究核物理的先河。

  后来的科学家照葫芦画瓢开始用粒子"对撞”来获得微观世界的物理学现象。这一“撞”,撞出了上百种粒子,那这些粒子改如何安排的明明白白呢?

  物理学家就搞出了一套标准模型,在这套标准模型中就把这些粒子都安排明白了。这套模型实际上很复杂,不过我们可以简单粗暴地来说一下。

  话说在古希腊时代,就已经有哲学家在思考这个宇宙到底是咋来的了?

  他们当时提供了两个思考这个问题的方向,一个是研究万物的本源,一个是研究万物之所以是万物背后的规律。前者最后最终逐渐演化成研究万物最小的构成单位,并且在德谟克利特和亚里士多德时代达到了高峰,不过他们还停留在哲学思辨的层次,并没有和微观的物理学现象相结合。

  而标准模型则弥补了这个空白,是基于微观世界的物理学现象构建起来模型。在这个模型当中,有两种构成这个世界的粒子,一种叫做费米子,一种叫做玻色子。费米子就好比是把万物切到最小剩下的粒子,费米子不能处于同一个量子态,因此,它们的存在使得物质具有体积的属性。而玻色子就好比是胶水(通过传递相互作用来实现),把费米子粘黏起来形成物质。

  这么说可能太抽象了,我们来举个例子,夸克就是费米子,而胶子就是规范玻色子,三个夸克通过胶子传递的强相互作用就可以构成质子或者中子。

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