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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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。


科学认识论


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。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


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。


火星一号


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。


科学探秘频道


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%


宇宙探索未解之迷


光子的运动没有加速过程,当它产生以后就是以光速运动的。

根据狭义相对论,任何有质量物体都不能加速到光速,这是质量膨胀公式给出的,当然,质量膨胀公式里的光速实际上也是作为参数加进去的。但这本身是基于光速不变原理和洛伦兹变换推导出来的,逻辑和数学上都没有问题,根据目前的实验条件下,也是没有问题,也就是它完全符合逻辑、定量、实证,如果没有被更多实验证伪之前,我们认为这公式是对的。(◔◡◔)



假如这公式是对的,那么当我们加速到加速到接近光速,相对质量会变得越来越大,质量增加是与速度增加成正比的,质量越大进行同样加速所需能量就越大,所以就注定了你不可能通过加速达到光速。╮(╯_╰)╭



所以光速并不是通过加速获得的。那光子的光速是哪来的?其实很多人都知道答案了,就静止质量为0的粒子都会以光速运动。也就是当光子产生出来那一刻,由于静止质量为0,所以它一开始就是以光速运动的。至于为什么静质量为0的粒子都是以光速运动,我也不知道。╮(╯_╰)╭

有一种说法是假如它的速度不是光速,不为0,那么就会在有的参考系看来它是静止的,而有的参考系看来是运动的,这样就会产生有的参考系看来它的质量为0,有的参考系下质量不为0的矛盾。因为0质量的运动粒子也具有动量,而动量是可以换算成质量的。

如果各个参考系测到的质量通过坐标变换和洛伦兹变换后不是同一个值,那相对论就不是一个普适的理论了,爱因斯坦的理想就破灭了。所以为了爱因斯坦的理想,他必须规定0质量粒子必须以光速运动,这样就没有任何参考系下它的速度能降为0了(◔◡◔)


星宇飘零2099


确实是瞬间达到每秒30万公里的,即光子一产生就有了这样的速度。

这是为什么呢?我们知道在日常生活中,加速现象是非常普遍的,汽车启动、甚至你端起一个杯子,速度由零变为非零,这个过程就是加速过程。

从牛顿第二定律我们知道加速度是由:外力以及物体质量决定的,这对于大部分物质的运动来讲都是适用的(其实牛二定律的最初形式是力等于动量同时间的之比)。但对于光子来说,情况就变了,因为它似乎没有质量。我们现在知道,光子是不具备静止质量的,而静止质量是什么呢?

其实这个概念在相对论出来之前,是多余的,也是不存在的。因为谁都想到,速度能改变质量。举个例子,比如你在一架称上测量物体质量,如果你们之间不存在相对运动,那么测出来的就是静止质量,反之,如果存在相对运动,那测出的就是动质量,也叫相对论质量。

由于光速恒定原理,我们和光子之间,永远相差着30万公里每秒的速度,因此光子的静止质量永远得不到,并且还不能用质速关系去算静止质量。。。所以,光子只有相对论质量:hv/c^2

对于静止质量为零的物质,它的速度就是光速,也就没有什么加速过程了。除了光子之外,还有强相互作用的胶子也是光速。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


常识认知中,一个物体要加速或者得到较高的速度,必须要得到一个提供动能的能量才行,这是我们认知的。

但是在量子力学中,很多都是反常识的,比如量子纠缠,这是非常让人觉得不可思议的。相隔几十千米的两个粒子,仿佛二者之间就是分身,你要做什么我也做什么,更本就是不可思议。

光子同样如此,光子的初速度不是一个从零加速的过程,而是直接初速度就有这么牛,不加速不减速,传播也不需要任何介质,不像声音等需要介质。

许多人说光不是说在水中和固体比如玻璃中速度会变慢吗?怎么说不减速?事实上真没减速,这是一个吸收再释放问题,比如光在穿过物质的时候,受到原子吸收,同时再重新释放新的光子,在这个吸收与释放的过程中,会耽搁时间,但并不是减速。


光是电磁波的一种,由核外电子释放的能量转换,但这种转换的光子根本就没有静止质量,一直都是运动的,换而言之,如果光子具有静止质量,你可以想象以光速撞击人的身体会怎样。


所以光的这种没有静止质量的特性,才能让它保持光速,任何具有质量的物体,是永远无法达到光速的,速度越快,所需要的动能量越大,同时,质量也会无穷大增加。无穷大质量代表需要无穷大能量提供。


良良引力波


谁能告诉我是1还是2



柳旭21


我来回答这个问题吧:光速既不需要加速过程,也不是瞬间达到30万千米/秒的。

“瞬间”一词出于佛教,古代梵典《僧只律》说一昼夜等于三十须臾,一须叟等于二十罗预,一罗预等于二十弹指,一弹指等于二十瞬间,如此算来一瞬间等于0.36秒,因此瞬间也是个时间段,而光速是不需要任何加速时间的。

人们常说宇宙中最高的速度是光速,任何静质量不为零的物质甚至连光速也达不到,只有静质量为零的物质才能达到光速,光子就是因为静质量为零才成为光速且永不变。也就是说不会是别的速度,当然更不会静止。那么问题来了,任何静质量为零的东西都会是光速吗?显然不是这样的。比如空间、纯能量,它们都不是光速。那“光子”为什么是光速呢?这只能说明“光子”并不是什么物质,它只是一种“时空因子”、一种“波”而已,“波”不是物质,只是一种“振荡”而已,所谓光的传播只是能量在不同介质的“振荡”而已,就如同水波和声波,它们都需要介质,它们在不同介质中传播的速度都是特定的,并且这些速度都不需要加速过程。一句话,“波”的传播速度都不需要加速过程,这跟波源和介质特性有关。所谓的“光速”只是介质时空自身的特性而已(不同的介质具有不同的“振荡”特性,在真空这种介质中光速最快。),而时空属性是不需要时间的,因此光速不需要加速过程,连“瞬间”时间也不需要。

有人把光的反射解释成粒子的反弹,因为它类似于实物粒子的反弹规律,因而认定光的粒子性。其实不然,实物粒子反弹的速度是在离开界面的过程中由零加速而成,是有一个加速过程的。但光的反射速度却并没有加速过程,其原因就是:光并不是什么实物粒子,它只是一种时空因子触发介质振荡的“波”,所谓的反射只不过是改变方向的介质时空振荡而已,仍然是介质时空属性,它们都是“波”,而“波”的速度是不需要加速过程的。总之,光速是不需要加速过程的,一点都不需要,那怕是“瞬间”。


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