光是一種粒子,它是如何產生並達到光速的?

長蟲不是蟲


光是一種粒子。這在解釋光電效應中,已經被愛因斯坦在1905年證明過了。其因此獲得了諾貝爾物理學獎。

此外,普朗克為了使能量是不連續的,從而避免紫外災變,他在其新建的黑體輻射公式中,提出了一個量綱為粒子角動量的物理常數h。由此表明,在我們的宇宙中,存在著不可再分的最小粒子,該粒子就是量子。

所以,愛因斯坦將光子稱為光量子。實際上,由於真空不空和物質不實,基態的量子構成了我們宇宙的物理背景,存在著宇宙微波背景輻射溫度,其意味著基態量子具有無規(熱)運動;而受到激發的量子,就是有向運動的光子;由數個高能光子形成的封閉體系,就是各種基本粒子,屬於物質的範疇。

因此,光子是最為基本的粒子,其角動量就是普朗克常數h,其具體的數值約為6.623x10-27爾格秒。所以,光子與其他粒子一樣,也具有一定的質量和體積。

與其他粒子的不同之處,在於光子是不可再分的最小粒子,而別的粒子都是由高能光子組合形成的封閉體系。

所以,光子的質量和體積都是非常小的,從而表現出了一些與其他的粒子所不同的特性。比如,光速最大,且具有相對於物理背景和其自身能量的不變性。

如果我們用人來類比的話,那麼基態的量子就是普羅大眾,他們構成了人類社會;而各種名人則是受到激發的量子,成為我們感應到的光子;至於家庭就是基本粒子,各種社會團體與組織就是原子和分子;而國家和民族則是各種宏觀物質與天體。

既然光子是受到激發的量子,那麼只要我們對作為物理背景的量子空間進行擾動,就會使空間量子獲得能量,由原來的無規運動轉變為有向運動,使光子具有了傳播的動力。

這就好比我們平時的扇扇子或電風扇的葉片轉動,可以產生風;當宏觀物質快速震盪時,可以形成引力波;當微觀的電子由高能態躍遷回基態時,可以激發單個的空間量子,產生光子。

至於光子之所以能夠遠距離的傳播,是因為光子的體積很小,其與空間量子的碰撞💥幾率是比較低的。

此外,由於光子的質量很小,而光子的能量遠大於空間量子的能量,且其能量主要是相對於量子空間的勢能。因此,即便是光子與空間量子發生碰撞,其損失的能量也是非常小的,而且主要是其勢能的減少。

所以,光子的傳播速度近似地具有不變性。即便是度量光子勢能的物理參量——頻率,也只有微小的變化。只有長距離的傳播,光子的頻率才會較為顯著地降低。

這就是光子的耗散紅移,其很好地解釋了為什麼在我們宇宙中,各種星系的光譜大都具有普遍紅移的現象。

總之,光的本質是粒子,其運動的動力來自外界對光子的激發。光速的最大及其所具有的不變性,是因為光子的質量和體積最小。

這一方面,需要光子具有極大的速度來維持其相對於量子空間的勢能;而另一方面,由於光子的勢能遠大於其動能,使其能量的變化以勢能的增減為主,從而表現出光速的不變性。


淡漠乾坤


按照現代科學體系,我們應該說“光具有波粒二重性”,而不是“光既是粒子也是波”,光同時具有粒子和波的特性。粒子性,比如說光電效應;波動性,比如衍生和折射等。

那麼,光到底是如何產生的呢?

簡單說,通常我們見到的光是原子外層電子發生能級躍遷時產生的。當電子從高能級躍遷到低能級時,就可能會受到激發釋放出光子。而如果電子吸收了光,就會從低能級躍遷到高能級。

事實上,光的本質是電磁波,也就是能量,電子在躍遷的過程中會發生吸收或者釋放光子,也就是吸收或釋放能量。

而能量與質量本質上是同一種東西。光,一生下來就是光速,並不需要任何過程達到光速,沒有任何加速過程。因為光沒有靜質量,但不代表光沒有質量,光有相對質量,也就是動質量,可以通過相關公式計算出來。

光沒有靜質量,它不可能“靜止”下來,而且相對於任何參照系都是如此,即使相對於一艘同樣光速飛行的飛船(假設可以做到),光的速度同樣是光速,而不是零。

光速,本質上是四維時空結構的一種內在固有屬性,並不是指“光的速度”,而光只是以光速飛行,同樣以光速飛行的還有信息的傳遞,引力波的傳遞等!


宇宙探索


首先,光是一種粒子說法不嚴謹,事實是,當光子只有一個或少數時表現出粒子性,當光子多了又會表現出波的特性.光不是波,也不是粒子,就是電磁波,具有波粒二象性。

另外,光是由核外電子獲得額外能量在能層之間躍遷產生,此點不作過多描述。

主要的問題:達到”這個詞,讓人感覺有一個加速的過程,從零逐漸增加,最後到光速。但是光不會“達到”光速,因為光的速度永遠不會低於光速(這裡說的是真空中,在介質裡光速會降低,變成真空光速除以這種介質的折射率)。當然,也不會高於光速。

光的速度就是一個定值,——光速,大約每秒30萬公里。這就是為什麼“光速”是一個自然界的基本常數,而“你的速度”或者“一輛汽車的速度”不是自然界的基本常數,因為這些速度是可變的,而光速不變。

為什麼你日常見到的物體速度會改變,會從零逐漸變化,而光卻不會?因為這是狹義相對論決定的。

狹義相對論裡,每一個物體都有一個“靜質量”m0,就是它在靜止時的質量,然後,當它運動起來時,質量會發生變化,——這是完全超越日常經驗的,但卻經過了無數實驗證實!變成什麼呢?

當速度為v時,“動質量”m = m0 / sqrt(1 - v^2/c^2),這裡sqrt表示“開根號”,^2表示“平方”,c是光速。

當v很小時,v^2/c^2接近於0,1 - v^2/c^2接近於1,sqrt(1 - v^2/c^2)也接近於1,m接近於m0,也就是說,動質量跟靜質量沒有多少差別。多小算“很小”呢?你要考慮到光速是30萬公里每秒,我們日常所見的速度跟它相比都差了好幾個數量級。比如高鐵列車,假設在以360公里每小時的運行(比最近要恢復的350還高一點),就是0.1公里每秒(一小時是3600秒),這個v只是c的300萬分之一!在這個速度下,質量的變化只有幾萬億分之一的量級,無法察覺。即使是以第一宇宙速度環繞地球的衛星,速度也不過是7.9公里每秒,雖然比高鐵快多了,跟光速相比還是可以忽略不計。

但是當v接近光速時,動質量跟靜質量的差別就顯示出來了。例如v = c/2,這時你會算出m = 2/sqrt(3) m0 = 1.155 m0。如果v = 0.9 c,就有m = 2.294 m0。而如果v = 0.99 c呢?這時m = 7.089 m0。隨著速度接近光速,動質量迅速地增大。

如果速度達到光速了,會怎麼樣呢?這個公式告訴你,動質量會變成無窮大。

但這實際上是不可能發生的事情!因為質量越大,要再加速,需要外界給它的能量就越多。到接近光速的時候,你給它天文數字的能量,也只能讓它的速度增加一點點,仍然達不到光速。而你能提供的能量總是有限的。

因此,如果一個物體的靜質量不為零,你就永遠不可能把它加速到光速。

但是,還有另一種情況。如果一個物體的靜質量為零呢?這時你會發現,如果它的速度低於光速,動質量就必然是0,因為m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)這個分式中,分子為零,分母不為零。但這又是不可能發生的事。因為按照相對論的質能關係,E = m c^2,能量等於動質量乘以光速的平方,如果動質量為零,這個物體的能量就是零了,它怎麼可能既在運動又能量為零呢?

所以,唯一合理的情況,就是這個物體的靜質量為零,但動質量不為零。這種情況怎麼可能出現?只能要求m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)這個分式的分子分母都等於0,也就是說,v只能等於c。

因此,靜質量為零的物體,只能以光速運動,速度不可能降到光速以下。

光是什麼樣的物體?就是這種靜質量為零、動質量不為零、只能以光速運動的物體。


縱橫交錯兮天下之局


光是電磁波———能量。

電磁波的傳播離不開金屬態氫離子磁力矩的共振,具有波粒二相性。

磁場裡高速流動的物質轉化的金屬態氫離子的磁力矩切割磁力線釋放電磁波。

光速是金屬態氫離子磁力矩的震盪;高速流動的是物質———太陽初級射線或激發態的粒子。






金童希瑞


光是一種粒孑,在自然界中處處都有,無處不在。它是自然界中的廣泛存在的最普遍的一種其本粒孑,也是一種能量子,它即含有宇宙某處的信息,又含有能量。它的反粒孑就是它本身。當原子中的電子發生能級變化,比如,從第二軌道放出電孑,退回到第一軌道,或從第三軌道退回第二軌道,就要放出一個光孑。當大 量的原子都發生這種現象時,就會產生大量的光孑。當光孑通過真空時,人們是看不到的,所以,在月亮上看到的天空是黑的。但是,當大量光孑通過空氣,就變成了可見光,所以,在地球上看天空是白色的。因為,光是由七種不同顏色(頻率)的光組成的。一旦光孑從電孑中出來,l就會以光速在宇宙中運動,在宇宙中經過漫長漫長的路程,一部分光子又被宇宙中原孑吸收,光的頻率變小,表現為紅光。這就是我們看到天上的星星有的是紅色的原因。還有更加遙遠的星星我們是看不見的。因為.它距離我們實在是太遙遠了,光在它經過的路上已經被吸收完了。


魏紅喜


這樣的問題說明了思維認知的侷限。和一個星球怎麼出現並漂浮太空不墜落?一樣。

下面的表述不見得對,但是提供一個思路。

光就是一種光速的粒子。光速就是其生具特性。就像影子一樣,遮擋光就有。不遮擋就沒有。光就是光速,速度不夠就不是光……


墨印2


光是一類粒子,它在真空運動的速度就是普適意義上的光速,這是基本特徵。

這個問題要弄清光子是怎麼產生的。光子一般是由於原子核外電子躍遷釋放能量,而能量以光子的形式釋放。光子因為有能量而獲得質量,這個比例就是光速的平方,也即是著名的質能方程


熊貓叮噹


世界上物體都會問外發射輻射波,當物體溫度達到三四百度時就會發出可見光.只要離開本體,在空氣或真空中發射速度只能是光速。


黃曾新


光的本質是電磁波,波的速度與電的速度相同.當然光也是一種粒子.即波粒二向性.


牙克石同心圓


光子不生不滅,只是狀態轉化。光束中的光子脫離電子束縛時的速度就是光速,並以光速慣性運動。並在空間運動時,被空間存在的混沌光子撞擊產生了波動性的。


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