光既然可以每秒30万公里,那它的动力是什么呢?

追着太阳的人


首先,问题描述不是很准确,客体保持高速运动不需要力的作用,只有运动状态改变才需要力的作用,也。所以,这里的动力最好改为“加速光子达到光速的动力。”

那么,为什么其他物体无法以高速运动而光子可以呢?其他物体在运动中会受到其他力的作用而导致其动能损失,自由态的光子受到的作用力很小到可忽略不计(引力)且大多数力垂直其运动方向(电磁场可导致光子自旋),而对其速度大小几乎不产生影响。

另外,最关键的是,光子本身就是量子化的,要么能量不变保持光速运动,要么能量全部损失被其他物体吸收。所以,光子的速度要么是光速,要么是0,而速度为零的光子也就不是光子了。

最后回答开头的问题,加速光子的动力是什么?可以是很多,比如光子(光子激发光子),可以是电子(各种电磁辐射),还可以是热运动(热辐射)。至于其加速体制,现在的经典物理和量子物理学都只能说明“它”是什么样,而不能解释为什么。


高维文化


在经典物理学中大家都知道,要想让一个物体获得速度就需要给它提供能量,这个能量可以转换为物体运动的动能。因此也就有人有疑问,真空中光速30万公里,那么它的动力是哪里来的哪?



光应该是宇宙中最常见也是最神秘的存在了,最开始大部分人都认为光是瞬时作用的,就是没有速度的概念,无论传播到多远的距离不需要消耗时间。这种印象也很符合我们的认知,因为只要光一出现瞬间就可以填满小黑屋。当然我们现在知道这都是由于光速太大的原因,光速一秒钟可以绕地球七圈半,你认为仅仅生活在地球上某个国家、某个城市、某个街道、某个小区的我们可以感受到这种时间差吗?

但有的自然哲学家就不这么认为,第一个提出质疑的就是伽利略,他老人家开始组织人手进行了光速测量,当然结果不如人意,光速并不是那么好测量的。而真正测出光速或者是接近光速的是法国物理学家菲索(Fizeau,1819-1896),他设计了一套测量光速的装置(旋转齿轮),最终测出的光速是31.5万公里每秒,这和真实光速已经很接近了。


而光速真正的数值是在麦克斯韦提出他的“精美方程”之后,用波长和频率相乘得到速度,最终光就是电磁波的结论也被所有人所接受。以后的光速不用测量,直接就用频率乘以波长。光是电磁波,它的速度就是震荡的电场产生震荡的磁场,如此循环下去就是电磁波的传递。最后经过牛顿的绝对时空观,光在已经以太中传播,再到爱因斯坦的光速不变原理发展出相对论,科学家对于光了解的越来越透彻。

光从粒子说发展到波动说,最后再到波粒二象性。爱因斯坦提出了光电效应,认为光的能量形式也是“一份份”的,也就是量子形式,从此光又有了新描述形式光量子,简称为光子。在宏观上来看恒星核聚变发光、家里用电发光、点燃火把发光,但是从微观角度上来看是因为绕原子核运动的电子。



从量子力学角度来考虑,电子在原子核外是呈现概率分布的,也就是不存在具体的位置,是一片电子云。电子所处的位置有高能级和低能级之分,当电子吸收能量就会从低能级跃迁到高能级,但是这并不是稳定的状态,电子有自发向低能级跃迁的趋势,这个时候多余的能量就会一份份的释放出去也就是一个个的光子。

所以说光实际上是能量并非是物质,它没有静质量,因此电子跃迁释放的能量会完全无损失的转化为动能。从宇宙大爆炸支持,一切的物质和能量全部来源于“奇点”,那个时候开始能量就以光的形势产生了。也可以换一句话来说没有静止质量的生来就是光速运动,如果不是光速运动,那么现在的一整套科学体系就直接坍塌了。光子不存在加速过程,直接就是光速,它们不是物质的是能量,不要认为称为光子就是真正的粒子。



科学黑洞


光子没有质量,因此它一诞生,就以每秒接近30万公里的速度运动,不存在动力来源和加速过程。光子要么不存在,要么存在,如果存在,它就一直以光速运行,直到它与其它粒子相互作用被吸收。

光子的产生过程。光是电磁波,电磁波被描述为电磁场的激发,电场激发磁场,磁场又激发电场,依此类推,但首先源自于围绕每个原子核旋转的电子的激发。氢原子有一个电子绕原子核旋转,氦原子有两个电子绕原子核旋转,铝原子原子核周围有13个电子,每个原子都有一定数量的电子绕其原子核运动。电子绕着原子核在固定的轨道上运行,电子有一个它所占据的自然轨道,但是如果你激活一个原子,可以把它的电子跃迁到能级更高的轨道。为了达到稳定,电子倾向于回到原来的轨道,当处于高能级轨道的电子回到正常轨道时,即从高能量到正常能量的下降过程中,电子就会发射出一个能量包,即光子,光子的频率,正好与电子能级的下落相匹配。比如在灯泡中,加热钨原子,钨原子的电子提升到更高的能级,当数以百万计的电子同时下降到较低的能级时,钨释放出大量的光子。

大多数基本物质粒子,如电子、介子和夸克,通过它们对宇宙中普遍存在的希格斯场的阻力获得静止质量。光子和胶子,不受希格斯场的影响,所以它们没有质量,无质量粒子是纯粹的能量,无质量粒子有一些独特的性质,没有边界,没有表面,是完全稳定的,所以不像某些粒子,它们的能量不会衰减成质量较小的粒子,因为它们所有的能量都是动能,它们必须以光速运动。虽然光子自身不会衰变,但是光子的能量可以在与其他粒子的相互作用。事实上,根据狭隘相对论所有有能量的物体,当且仅当它们的静止质量为0时,才能以光速运动。


科学闰土


谁告诉你光是有速度的,我们对光的测算是有误区的,拿太阳系来说它并不是我们看见的2-3围度而是11围度,只是我们的科技还不能理解跟看到。

光一经诞生就以光速运行,光子的静止质量为零;光子只要不被吸收就永远停不下来,而且光子的寿命几乎是无限长的。




一八零1


如果我们扔一个很重的铅球,最多只有十几米远。然而,如若是扔一颗手榴弹的话,至少也有三、五十米。为什么呢?这是因为同样的能量,质量越小的物体获得的运动速度就越大。于是,质量较轻的物体,被抛出的距离就较长。

光子是我们宇宙中不可再分的最小粒子,即是量子的激发态。其角动量为普朗克常数h,约为6.623x10-27尔格秒。这是一个非常小的数值。

由于角动量等于质量、半径和角速度的乘积,说明光子也是一个实体粒子,其质量和半径都是大于零的。

然而,与各种基本粒子不同的是,光子并不是由高能量子组成的封闭体系,因而其没有屏蔽量子的动能。

由于质量是被封闭的粒子关于其空间效应的度量,所以作为离散的激发量子,光子的质量是非常小的,小于10-40克。即便是与最轻的电子相比,光子的质量不足电子的万亿分之一。

这就是为什么,光子可以具有极大的速度在空间运动的原因。其一方面,是因为体积的细小,受到空间的束缚不大;另一方面,则是量子只要获得很小的能量,就可以成为光子,具有很快的速度。

实际上,在光子的能量中,只有极小的部分是动能。由于量子空间的密度很大而光子的质量又很小,以至于光子的能量主要是相对于空间的势能。

光速仅只是光子维持其相对于空间势能的速度。这也是为什么我们在通常的情况下,看不到光速变化的原因。

因此,光子之所以具有较大的速度,使其由原来的无规运动(基态量子)转变为有向运动的,就在于我们对空间量子的激发。

这就好比空气,在通常的情况下,气体分子是无规运动的,其对我们的碰撞💥是对称的。因而,我们感受不到空气的存在。

但是,当我们扇扇子或打开电风扇时,空气中的气体分子就获得了动能,具有了有向运动。这就是气体分子受到激发的物理机制。

对基态量子的激发,使之成为光子的物理机制也大致如此。只要我们搅动量子空间,就会对空间量子进行激发,从而使基态量子转变为激发量子—-光子。

只是因为量子太小,其无规运动的速度又很大,普通宏观物体的低速运动是很难激发量子的。这也是为什么,低速运动的宏观物体并没有感受到量子空间阻力的原因。

如果两个巨大的天体相互碰撞,就会引起量子空间的涟漪,即形成以光速运动的引力波。其本质也是激发量子,只是单个量子获得的能量较低,超出了可见光的范围。

如果原子中的电子对基态量子进行碰撞,从而使其由高能的激发态跃迁回基态,将能量传递给了量子。于是,受到激发的量子就成为具有较高能量的光子。这就是著名的光电效应。

除此之外,类似搅动水可以产生水波,电磁场的交互变化,也可以激发量子,产生具有光速传播的电磁波。

总之,我们的宇宙是由不可再分的最小粒子即量子构成的。因此,宇宙就好比是一个量子海洋,而物质是量子海洋所泛起的泡沫。只要有物体搅动量子海洋,就会打破量子海洋的平静,使受到激发的量子成为光子。


淡漠乾坤


没有相应的知识,就别自作聪明。

首先,光速是指光波的速度,不是光子的速度。电磁波的速度也是光速,还有宇宙射线……,电流的速度也是光速,但电子的速度也就是厘米级别。如果都是有某种实体以光速度运行,那你晒一下太阳,不出一秒钟会被“晒成马蜂窝”。

其次,说宇宙爆炸速度大于光速,那可是正儿八经的实体物质!那么,以我们肤浅的知识,会认为科学家根本就不可能推测宇宙直径。再有,我们现在正在以超光速的速度离开宇宙中心(超光速的爆炸还在进行中),我们都会“永生”,我们的时钟应该停止,可我们感受到了时间。

不懂就是不懂,我也不懂,就不饶舌了。


教育反思者


晚上经常看月亮,月亮距离地球38万公里,按光速每秒30万公里,地球上的光一秒多钟就能达到月亮🌙,在城市上空,晚上千万盏灯向太空发射光,但好像没有照亮月亮,月亮还是圆缺变化呈现在我们面前,光源如太阳光,电灯💡光,手电筒🔦,区别巨大,这些不同光源力量产出的光速会是一样,地球上的灯光照不亮38万公里处月亮,难道光速30万公里不是真实的事情。


KongZWang


光的速度确实很快,但光的传播并不需要任何动力和能量,而且光“一生下来”就以光速飞行,除非被物质吸收,否则光一直会以光速飞行!

光的本质是电磁波,而在麦克斯韦方程组中,光速是一个常数,这意味着在真空状态下,光速不会因任何运动状态或参照系的选择而发生变化。同时,光也是一种能量,并非我们通常所说的物质。

更重要的是,光没有静质量。什么是静质量?简单说,我们取一个惯性系K,使一个物体相对于K参照系保持静止,则在惯性系K中测量到的质量就是该物体的静止质量。

但光速恰恰很特别,光速不变原理告诉我们,在任何参照系下测量到的速度都是光速本身,也就是说光速是绝对的,比如说,即使你以99%光速飞行,你身上发出的光的速度仍旧是光速,无论在哪个参照系下观察都是如此。

所以,光没有静质量,没有静质量的事物只能以光速飞行。从另外一层面分析,物体之所以有静质量,因为会与希格斯场发生作用,而光并不会与希格斯场发生作用。

同时,光速限制并不是绝对的,并没有限制所有事物都无法超越光速,相对论的光速限制也是有前提条件的,这个条件就是:任何携带能量或者信息的事物都无法超越光速,而宇宙膨胀本身并没有传递任何信息,所以可以随心所欲地超越光速!


宇宙探索


在回答这个问题之前,咱们先来回答题目描述中的提问,题主在描述中问“说没有物体的速度可以超过光速,那为什么空间膨胀的速度超过光速了?”

的确没有物体的速度可以超过真空中的光速c(c=299792458米/秒,约30万公里/秒),甚至等于光速的也没有。至于说空间膨胀的速度超过光速的问题,首先这是一个积累效果,是空间中每两点之间膨胀的积累,



关于这一点,哈勃定律说的很明白,星系的退行速度V与距地距离D成正比,即V=HD,H为比例系数,又叫哈勃常数,最新数据为73.52千米/秒/百万秒差距,即星系之间距离每增加百万秒差距(合326万光年),星系的相互退行速度增加73.52千米/秒。用光速来除以这个哈勃常数,会得到星系之间距离达到133亿光年时,它们相互退行速度就达到光速,超过这个距离就超过光速了。这个超光速膨胀也是宇宙年龄只有138亿岁,而可观测宇宙半径却有465亿光年的原因。

其次,空间是光存在的背景和光运动的场所,光速再快也是在空间的运动,不会跑出空间“之外”,光速限制怎么能管得了背景和场所?一方面,空间并不遵守光速不变原理,因此空间只要有一点膨胀速度,给人的感觉就是超光速了,更何况上面所说的积累效果。另一方面,准确地说,空间并不是在膨胀运动,而是在不断创生,是创生运动,光速不变原理管不了宇宙创生层面。

好了,现在咱们开始回答题目――光既然可以每秒30万公里,那它的动力是什么?

先说答案:即使每秒30万公里,光也不需要动力。不但不需要动力,也不需要启动加速时间。常规上理解,任何物体想要达到高速(光速)并且长时间维持只有两种情况,一种情况是物体原来是相对静止的,那么在加速阶段要持续对其提供动力,且需要无比巨大或在时间上地老天荒。因为这里面有个相对论质增效应,即速度越大,物体质量变得越大,当接近光速时,质量会趋于无穷大。这就需要无穷大的动力(一个太阳的全部能量肯定不够),而这是不可能的。

另一种情况就是物体已经是高速(光速),比如说光,那么依靠惯性可以长时间保持高速。但这种情况下物体速度也应该存在被干扰、阻挡和损耗等导致的改变,然后又变成第一种情况(因为宇宙中不存在一无所有的空间,且空间物质分布有密有疏),按常规理论理解,光也应该如此,但事实上光并非完全如此。光在从一种介质(如折射率较小的空气)进入另一种介质(如折射率较大的玻璃)时,它的传播方向和速度都有可能发生变化(光在空气的传播速度接近真空光速c,而在玻璃的传播速度仅为c的三分之二),



但当它从玻璃又回到空气后,会马上恢复在空气中的传播速度c和传播方向,


不需要任何的加速时间和动力(也没有动力可提供),这是为什么呢?常规思维是解释不了的。

为什么不需要动力?

我们早已知道,光具有波粒二象性,它不但是粒子,更是一种电磁波。试想光如果只是一个一个的粒子在空间中的运动传播,那它真会像上面所说的,这一个个的光子会碰到很多障碍物而减速,很难依靠惯性作光速运动,因为一个光粒子从光源发出后不会再得到任何动力。更别说从折射率较大的介质到折射率较小的介质后能无缘无故地提速。因此光在传播时表现的主要是波动性,只有光的波动性才能很好地解释。

因为无论是声波、水波,还是其他的什么波,波源发出的每一份能量通过介质之间的传递交换向外无限传递下去,传递的一直是波源起初释放的那份能量,动力也是来自于波源的起初。


介质本身不提供任何的能量动力,理想条件下也几乎不吸收损耗波能,只是起到一个媒介载体的作用,它们的传播速度只与介质有关,因而它们可以在多种介质中交替传播而不需要时间和动力去变速。因此波动可以传的很远,甚至无限远。

比如光,光的传播虽然不需要介质(它在真空中也能传播),但真空也不是真的空,现代科学研究表明,真空里面充满了虚粒子和能量。

正如文章前面所说,空间是光运动传播的场所和背景,而宇宙中不存在一无所有的空间。因此从这个意义上说,空间也是一种介质。光源发出的光量子通过变换转化空间场(电场和磁场的交替变化转换)的方式在空间中振荡传递,而不需要任何动力,这种振荡是空间的固有特性,光的传播只是“触发”了这种振荡,因而也不需要时间去“启动”。由于光和空间的这种本质联系,光速才能成为宇宙空间中的最高速,才有光速不变的特性,这也体现了空间的本质特性。既然空间是根是本,光只是空间的特性体现,所以光速不变原理管不了空间的膨胀速度。

以上就是我的看法,欢迎方家指正。


物原爱牛毛1


光子没有质量,但具备能量,所以也只拥有速度,光速在真空中速度才能达到每秒30万公里,至于为什么是这个数字,而且是宇宙中速度上限,爱因斯坦当年也没搞清楚。第二的问题为什么宇宙膨胀速度可以超过光速,这个通行解释;宇宙的膨胀是空间的膨胀,里面的物质速度并未超光速,只是相互的距离变化超过了光速。这个是个初等数学题,可能很难理解,举个例子来说明下吧,给你一根10厘米长的橡皮筋,权当它就是宇宙,上面每厘米画一个点,这点当作宇宙中的星系,你拉伸橡皮筋时当作宇宙膨胀,好了,当相邻两点以每秒一毫米速度膨胀时,10秒后,相邻两点距离增加一倍变成了2厘米,两点之间距变化速度每秒1厘米。但是皮筋总长变成了20厘米,两端点距离变化为每秒10厘米。只要皮筋(宇宙空间)足够长,那么速度很容易超过光速。但是皮筋(宇宙空间)上任意一点(星系)相对于周边的皮筋(宇宙空间)速度确仍然是每秒1厘米,远低于光速。皮筋(宇宙空间)的拉长我们称之为宇宙膨胀,拉皮筋的力我们称之为暗能量,皮筋的收缩力我们称之为引力


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