光的速度快还是力的速度快？

2020-03-21 02:13:43 佚名

行一程路

狭义相对论

其实这个问题和量子场论有关，量子场论是科学家把狭义相对论和量子力学进行结合的产物。所以，要了解量子场论，就得先搞明白一些狭义相对论的内容。具体来说，就是质量，能量相关的内容。爱因斯坦发现，物体的质量随着运动速度的增大而增大。但是，这效果也不是无限递增的，也是有瓶颈的，他通过光速不变原理和相对性原理推导出了下面这么个公式：

那这个公式是啥意思呢？我们可以分两个方面来理解。首先，这个公式里面m0是指物体在静止的时候，也就是速度为0时的质量。而只有静止质量为0的东西，才能达到光速。光子其实就是静止质量为0的，所以它能达到光速。

如果质量不为0，其实是达不到光速的，因为要达到光速需要无限大的能量。

粒子物理标准模型

至于“力”，随着上世纪50年代-70年代物理学的发展，科学家统一了四大作用中的三大作用，强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用。只剩下引力还没有被纳入进来。

这里之所以用“相互作用”这个词，是因为随着研究的深入，科学家发现“力”的概念并不是十分精准，于是，就采用的“相互作用”的概念。反正，你可以理解成“相互作用”就是一般人常说的“力”。而统一三大作用的正是粒子物理标标准模型。

在粒子物理标准模型中，传递力的其实是玻色子，其中传递强相互作用的是胶子，传递核力的是介子，传递弱相互作用的是Z玻色子和W玻色子，而传递电磁力的是光子（这和我们一般说的光子还是有区别的）。

所以，力的速度是不是比光速快，其实只要看一下传递相互作用的粒子的静止质量是多少就知道。

那我们先从强力说起，而核力和强力都隶属于强力。

我们想说核力，传递核力的是介子，介子是有静止质量的，因此，核力的传播速度是没办法达到光速的，也就是说，核力的传播速度是低于光速的。

而把三个夸克束缚在质子或者中子内的强力是由胶子来传递的，胶子的静止质量为0，理论上，这是可以达到光速的。不过，由于夸克禁闭的存在，所以，我们还无法观测到自由的胶子。

传递弱力的是，W玻色子和Z玻色子，它们是有静止质量的，因此，弱力的传递是低于光速的。

传递电磁力的是光子，光子的静止质量为0，所以电磁力的传播是可以达到光速的。

可能你要问，为什么有的粒子静止质量为0，有的不是。这其实和这些粒子是不是和希格斯场相互作用有关，如果相互作用，希格斯场就会让它们减速，获得质量。目前来看，只有光子是不和希格斯场相互作用的，所有光子的静止质量为0。

因此，我们来总结一下，传递核力、弱力的速度是低于光速的。而传递电磁力是可以达到光速的。传递束缚夸克的强力的速度目前来说理论上是光速，实际观测不到。

广义相对论

刚才也说到了，引力没办法被纳入到粒子物理标准模型当中。所以，我们还差一个引力没有说。那引力具体是咋回事呢？

目前关于引力的主流理论是爱因斯坦的广义相对论，他认为引力的本质是时空的弯曲。

而引力场实际上是一个弱场，所以这个传播的速度是等于光速的。那事实上是不是光速呢？

在引力波观测之前，科学家想了很多办法去测引力的传播速度，得到的结果确实是光速。不过，这些个实验远没有测量引力波来的证据确凿。因此，在后来LIGO观测到引力波之后，科学家终于确定了引力传播的速度，就是光速。

意思就是说，如果太阳突然消失了，各个行星会依次沿着轨道切线方向飞出去，地球要到太阳消失后8分20秒才会沿着轨道切线方向飞出去。

所以，最后我们把所有的力都总结一下：

引力：传播速度等于光速；

弱力：传播速度小于光速；

核力：传播速度小于光速；

电磁力：传播速度等于光速；

束缚夸克的强力：传播速度理论上等于光速，实际上无法观测。

钟铭聊科学

光与引力和电磁力等速，大于其他任何形式的力的传递。

光和引力的传递速度相等，早已被科学界证实。牛顿发现万有引力时认为引力是超距的，没有传递过程。爱因斯坦的广义相对论解释了引力的本质，并预言了引力波的存在，后来对引力波的证实，证明了引力与光等速。

而光本身就是一种电磁波，所以它与电磁力的传递速度也相等。

除此之外的所有力的传递都小于光速。比如机械传递，空气传递，物质内传递等等，任何需要以物质为媒介传递的力，其速度都小于光速。比如声波的传递速度是每秒340米，力在钢铁中的传播速度是5000米每秒等等。

因此，有很多人假设一根长棍子，一个大齿轮，一根长管子等等各种各样的方式，试图超越光速，都是不可能的。

冬哥谱科

如果问题中所提到的力是指远程力，比如是指万有引力的话，则这个问题就是在询问，万有引力的传播速度与光速相比，哪一个更快？

若要回答这个问题，就需要我们搞清楚决定光速和万有引力传播速度的物理机制是什么，两者究竟有何区别。

由于我们的宇宙是一个有机的整体，存在着由离散的量子构成的物理背景即量子空间。所以，任何物体的运动都会受到量子空间的影响与束缚。

于是，在我们的宇宙中，每一个物体的外在能量都有两种不同的存在形式。其一，是相对于自身的动能；其二，是相对于空间的势能。

由于光子的质量非常小，以至于其动能远小于其相对于空间的势能。所以，光子的能量变化主要是其相对于空间势能的变化，从而表现为光速具有不变性。

由此，我们知道，光速仅只是光子维持其相对于空间势能的速度。而且，能量高的光速大于能量低的光速，只是两者的速度差远小于光速。所以，光速相对于其能量的变化，具有相对的不变性。

光的本质是受到激发的量子，这是一个比较宽泛的概念。人们根据不同能量的激发量子所具有的不同特性，赋予了它们不同的名称。衡量激发量子能量的物理参量是频率。

根据人眼的感应范围，可见光只是很窄的频率范围内的激发量子。除了可见光外，更低能的激发量子被称为红外线和无线电波，更高能的激发量子则被称为紫外线、x射线和伽马射线以及中微子等。

万有引力的本质是由于物质的辐射导致了量子空间形成热的梯度分布，是量子空间对称性破缺的结果。

因此，万有引力的传播速度就是空间量子的热传播速度，其与激发量子的传播速度即光速，是完全一致的。

由于物质辐射的能量低于可见光的能量，所以万有引力的速度会略低于可见光的速度。只是两者的速度差与光速的比值远小于1。

淡漠乾坤

想想地球不断被太阳吸引而绕着太阳转，然而地球需要8分钟才能收到从太阳发出的光。

还要考虑一下，如果一个星系横跨100000光年，光穿过它需要100000年。现在，考虑到引力将星系维系在一起，因此我得出结论，引力在整个100000光年的距离内瞬间将星系维系在一起。

在已经进行的实验中，引力的传播速度比光速快很多倍，但是很难确定确切的速度。

不幸的是，你对星系“瞬间”结合在一起的类比是不正确的。不要把引力想象成某种从一个地方移动到另一个地方并影响某件事情的力或粒子。引力影响空间本身，使其弯曲，这导致物体“落入”这个引力井中。

想象一个蹦床。在蹦床中间放了一个保龄球。现在在蹦床上滚动一些弹珠。保龄球重量造成蹦床弯曲和伸展，它做了一个“井”。现在，当弹珠滚动时，它们似乎被保龄球吸引住了。

这样，引力穿过星系需要多长时间并不特别重要，因为移动的物体都移动得足够慢，以至于所有数十亿颗恒星的引力平衡，形成了一个星系大小的引力圆盘。一颗恒星的运动没有能力在银河系中另一颗恒星的轨道上产生很大的变化，引力对此来说太弱了。但是所有恒星的引力总和足以让它们都围绕银河系的中心运行。

那么引力比光速快吗？

所以我从人们那里得到的是:

1 )他们坚持认为光是最快的东西，没有比这更快的了。

2 )可能是因为引力比光“更强”，所以它看起来好像更快。

3 )也许引力以一定的速度传播，但是由于它不断地被发射出去，它的效果似乎瞬间覆盖了一个很大的距离(有点像来自太阳的光是连续的，尽管它实际上只是不断地被补充)。

4 )引力是在空间和时间上产生的，它同时影响一切，迫使较小(质量)的物体向较大(质量)的物体靠拢，而这些物体的汇集将解释一个星系能够由于物体的绝对数量而形成。