光既然可以每秒30萬公里,那它的動力是什麼呢?

追著太陽的人


首先,問題描述不是很準確,客體保持高速運動不需要力的作用,只有運動狀態改變才需要力的作用,也。所以,這裡的動力最好改為“加速光子達到光速的動力。”

那麼,為什麼其他物體無法以高速運動而光子可以呢?其他物體在運動中會受到其他力的作用而導致其動能損失,自由態的光子受到的作用力很小到可忽略不計(引力)且大多數力垂直其運動方向(電磁場可導致光子自旋),而對其速度大小几乎不產生影響。

另外,最關鍵的是,光子本身就是量子化的,要麼能量不變保持光速運動,要麼能量全部損失被其他物體吸收。所以,光子的速度要麼是光速,要麼是0,而速度為零的光子也就不是光子了。

最後回答開頭的問題,加速光子的動力是什麼?可以是很多,比如光子(光子激發光子),可以是電子(各種電磁輻射),還可以是熱運動(熱輻射)。至於其加速體制,現在的經典物理和量子物理學都只能說明“它”是什麼樣,而不能解釋為什麼。


高維文化


在經典物理學中大家都知道,要想讓一個物體獲得速度就需要給它提供能量,這個能量可以轉換為物體運動的動能。因此也就有人有疑問,真空中光速30萬公里,那麼它的動力是哪裡來的哪?



光應該是宇宙中最常見也是最神秘的存在了,最開始大部分人都認為光是瞬時作用的,就是沒有速度的概念,無論傳播到多遠的距離不需要消耗時間。這種印象也很符合我們的認知,因為只要光一出現瞬間就可以填滿小黑屋。當然我們現在知道這都是由於光速太大的原因,光速一秒鐘可以繞地球七圈半,你認為僅僅生活在地球上某個國家、某個城市、某個街道、某個小區的我們可以感受到這種時間差嗎?

但有的自然哲學家就不這麼認為,第一個提出質疑的就是伽利略,他老人家開始組織人手進行了光速測量,當然結果不如人意,光速並不是那麼好測量的。而真正測出光速或者是接近光速的是法國物理學家菲索(Fizeau,1819-1896),他設計了一套測量光速的裝置(旋轉齒輪),最終測出的光速是31.5萬公里每秒,這和真實光速已經很接近了。


而光速真正的數值是在麥克斯韋提出他的“精美方程”之後,用波長和頻率相乘得到速度,最終光就是電磁波的結論也被所有人所接受。以後的光速不用測量,直接就用頻率乘以波長。光是電磁波,它的速度就是震盪的電場產生震盪的磁場,如此循環下去就是電磁波的傳遞。最後經過牛頓的絕對時空觀,光在已經以太中傳播,再到愛因斯坦的光速不變原理髮展出相對論,科學家對於光了解的越來越透徹。

光從粒子說發展到波動說,最後再到波粒二象性。愛因斯坦提出了光電效應,認為光的能量形式也是“一份份”的,也就是量子形式,從此光又有了新描述形式光量子,簡稱為光子。在宏觀上來看恆星核聚變發光、家裡用電發光、點燃火把發光,但是從微觀角度上來看是因為繞原子核運動的電子。



從量子力學角度來考慮,電子在原子核外是呈現概率分佈的,也就是不存在具體的位置,是一片電子雲。電子所處的位置有高能級和低能級之分,當電子吸收能量就會從低能級躍遷到高能級,但是這並不是穩定的狀態,電子有自發向低能級躍遷的趨勢,這個時候多餘的能量就會一份份的釋放出去也就是一個個的光子。

所以說光實際上是能量並非是物質,它沒有靜質量,因此電子躍遷釋放的能量會完全無損失的轉化為動能。從宇宙大爆炸支持,一切的物質和能量全部來源於“奇點”,那個時候開始能量就以光的形勢產生了。也可以換一句話來說沒有靜止質量的生來就是光速運動,如果不是光速運動,那麼現在的一整套科學體系就直接坍塌了。光子不存在加速過程,直接就是光速,它們不是物質的是能量,不要認為稱為光子就是真正的粒子。



科學黑洞


光子沒有質量,因此它一誕生,就以每秒接近30萬公里的速度運動,不存在動力來源和加速過程。光子要麼不存在,要麼存在,如果存在,它就一直以光速運行,直到它與其它粒子相互作用被吸收。

光子的產生過程。光是電磁波,電磁波被描述為電磁場的激發,電場激發磁場,磁場又激發電場,依此類推,但首先源自於圍繞每個原子核旋轉的電子的激發。氫原子有一個電子繞原子核旋轉,氦原子有兩個電子繞原子核旋轉,鋁原子原子核周圍有13個電子,每個原子都有一定數量的電子繞其原子核運動。電子繞著原子核在固定的軌道上運行,電子有一個它所佔據的自然軌道,但是如果你激活一個原子,可以把它的電子躍遷到能級更高的軌道。為了達到穩定,電子傾向於回到原來的軌道,當處於高能級軌道的電子回到正常軌道時,即從高能量到正常能量的下降過程中,電子就會發射出一個能量包,即光子,光子的頻率,正好與電子能級的下落相匹配。比如在燈泡中,加熱鎢原子,鎢原子的電子提升到更高的能級,當數以百萬計的電子同時下降到較低的能級時,鎢釋放出大量的光子。

大多數基本物質粒子,如電子、介子和夸克,通過它們對宇宙中普遍存在的希格斯場的阻力獲得靜止質量。光子和膠子,不受希格斯場的影響,所以它們沒有質量,無質量粒子是純粹的能量,無質量粒子有一些獨特的性質,沒有邊界,沒有表面,是完全穩定的,所以不像某些粒子,它們的能量不會衰減成質量較小的粒子,因為它們所有的能量都是動能,它們必須以光速運動。雖然光子自身不會衰變,但是光子的能量可以在與其他粒子的相互作用。事實上,根據狹隘相對論所有有能量的物體,當且僅當它們的靜止質量為0時,才能以光速運動。


科學閏土


誰告訴你光是有速度的,我們對光的測算是有誤區的,拿太陽系來說它並不是我們看見的2-3圍度而是11圍度,只是我們的科技還不能理解跟看到。

光一經誕生就以光速運行,光子的靜止質量為零;光子只要不被吸收就永遠停不下來,而且光子的壽命幾乎是無限長的。




一八零1


如果我們扔一個很重的鉛球,最多隻有十幾米遠。然而,如若是扔一顆手榴彈的話,至少也有三、五十米。為什麼呢?這是因為同樣的能量,質量越小的物體獲得的運動速度就越大。於是,質量較輕的物體,被拋出的距離就較長。

光子是我們宇宙中不可再分的最小粒子,即是量子的激發態。其角動量為普朗克常數h,約為6.623x10-27爾格秒。這是一個非常小的數值。

由於角動量等於質量、半徑和角速度的乘積,說明光子也是一個實體粒子,其質量和半徑都是大於零的。

然而,與各種基本粒子不同的是,光子並不是由高能量子組成的封閉體系,因而其沒有屏蔽量子的動能。

由於質量是被封閉的粒子關於其空間效應的度量,所以作為離散的激發量子,光子的質量是非常小的,小於10-40克。即便是與最輕的電子相比,光子的質量不足電子的萬億分之一。

這就是為什麼,光子可以具有極大的速度在空間運動的原因。其一方面,是因為體積的細小,受到空間的束縛不大;另一方面,則是量子只要獲得很小的能量,就可以成為光子,具有很快的速度。

實際上,在光子的能量中,只有極小的部分是動能。由於量子空間的密度很大而光子的質量又很小,以至於光子的能量主要是相對於空間的勢能。

光速僅只是光子維持其相對於空間勢能的速度。這也是為什麼我們在通常的情況下,看不到光速變化的原因。

因此,光子之所以具有較大的速度,使其由原來的無規運動(基態量子)轉變為有向運動的,就在於我們對空間量子的激發。

這就好比空氣,在通常的情況下,氣體分子是無規運動的,其對我們的碰撞💥是對稱的。因而,我們感受不到空氣的存在。

但是,當我們扇扇子或打開電風扇時,空氣中的氣體分子就獲得了動能,具有了有向運動。這就是氣體分子受到激發的物理機制。

對基態量子的激發,使之成為光子的物理機制也大致如此。只要我們攪動量子空間,就會對空間量子進行激發,從而使基態量子轉變為激發量子—-光子。

只是因為量子太小,其無規運動的速度又很大,普通宏觀物體的低速運動是很難激發量子的。這也是為什麼,低速運動的宏觀物體並沒有感受到量子空間阻力的原因。

如果兩個巨大的天體相互碰撞,就會引起量子空間的漣漪,即形成以光速運動的引力波。其本質也是激發量子,只是單個量子獲得的能量較低,超出了可見光的範圍。

如果原子中的電子對基態量子進行碰撞,從而使其由高能的激發態躍遷回基態,將能量傳遞給了量子。於是,受到激發的量子就成為具有較高能量的光子。這就是著名的光電效應。

除此之外,類似攪動水可以產生水波,電磁場的交互變化,也可以激發量子,產生具有光速傳播的電磁波。

總之,我們的宇宙是由不可再分的最小粒子即量子構成的。因此,宇宙就好比是一個量子海洋,而物質是量子海洋所泛起的泡沫。只要有物體攪動量子海洋,就會打破量子海洋的平靜,使受到激發的量子成為光子。


淡漠乾坤


沒有相應的知識,就別自作聰明。

首先,光速是指光波的速度,不是光子的速度。電磁波的速度也是光速,還有宇宙射線……,電流的速度也是光速,但電子的速度也就是釐米級別。如果都是有某種實體以光速度運行,那你曬一下太陽,不出一秒鐘會被“曬成馬蜂窩”。

其次,說宇宙爆炸速度大於光速,那可是正兒八經的實體物質!那麼,以我們膚淺的知識,會認為科學家根本就不可能推測宇宙直徑。再有,我們現在正在以超光速的速度離開宇宙中心(超光速的爆炸還在進行中),我們都會“永生”,我們的時鐘應該停止,可我們感受到了時間。

不懂就是不懂,我也不懂,就不饒舌了。


教育反思者


晚上經常看月亮,月亮距離地球38萬公里,按光速每秒30萬公里,地球上的光一秒多鍾就能達到月亮🌙,在城市上空,晚上千萬盞燈向太空發射光,但好像沒有照亮月亮,月亮還是圓缺變化呈現在我們面前,光源如太陽光,電燈💡光,手電筒🔦,區別巨大,這些不同光源力量產出的光速會是一樣,地球上的燈光照不亮38萬公里處月亮,難道光速30萬公里不是真實的事情。


KongZWang


光的速度確實很快,但光的傳播並不需要任何動力和能量,而且光“一生下來”就以光速飛行,除非被物質吸收,否則光一直會以光速飛行!

光的本質是電磁波,而在麥克斯韋方程組中,光速是一個常數,這意味著在真空狀態下,光速不會因任何運動狀態或參照系的選擇而發生變化。同時,光也是一種能量,並非我們通常所說的物質。

更重要的是,光沒有靜質量。什麼是靜質量?簡單說,我們取一個慣性系K,使一個物體相對於K參照系保持靜止,則在慣性系K中測量到的質量就是該物體的靜止質量。

但光速恰恰很特別,光速不變原理告訴我們,在任何參照系下測量到的速度都是光速本身,也就是說光速是絕對的,比如說,即使你以99%光速飛行,你身上發出的光的速度仍舊是光速,無論在哪個參照系下觀察都是如此。

所以,光沒有靜質量,沒有靜質量的事物只能以光速飛行。從另外一層面分析,物體之所以有靜質量,因為會與希格斯場發生作用,而光並不會與希格斯場發生作用。

同時,光速限制並不是絕對的,並沒有限制所有事物都無法超越光速,相對論的光速限制也是有前提條件的,這個條件就是:任何攜帶能量或者信息的事物都無法超越光速,而宇宙膨脹本身並沒有傳遞任何信息,所以可以隨心所欲地超越光速!


宇宙探索


在回答這個問題之前,咱們先來回答題目描述中的提問,題主在描述中問“說沒有物體的速度可以超過光速,那為什麼空間膨脹的速度超過光速了?”

的確沒有物體的速度可以超過真空中的光速c(c=299792458米/秒,約30萬公里/秒),甚至等於光速的也沒有。至於說空間膨脹的速度超過光速的問題,首先這是一個積累效果,是空間中每兩點之間膨脹的積累,



關於這一點,哈勃定律說的很明白,星系的退行速度V與距地距離D成正比,即V=HD,H為比例係數,又叫哈勃常數,最新數據為73.52千米/秒/百萬秒差距,即星系之間距離每增加百萬秒差距(合326萬光年),星系的相互退行速度增加73.52千米/秒。用光速來除以這個哈勃常數,會得到星系之間距離達到133億光年時,它們相互退行速度就達到光速,超過這個距離就超過光速了。這個超光速膨脹也是宇宙年齡只有138億歲,而可觀測宇宙半徑卻有465億光年的原因。

其次,空間是光存在的背景和光運動的場所,光速再快也是在空間的運動,不會跑出空間“之外”,光速限制怎麼能管得了背景和場所?一方面,空間並不遵守光速不變原理,因此空間只要有一點膨脹速度,給人的感覺就是超光速了,更何況上面所說的積累效果。另一方面,準確地說,空間並不是在膨脹運動,而是在不斷創生,是創生運動,光速不變原理管不了宇宙創生層面。

好了,現在咱們開始回答題目――光既然可以每秒30萬公里,那它的動力是什麼?

先說答案:即使每秒30萬公里,光也不需要動力。不但不需要動力,也不需要啟動加速時間。常規上理解,任何物體想要達到高速(光速)並且長時間維持只有兩種情況,一種情況是物體原來是相對靜止的,那麼在加速階段要持續對其提供動力,且需要無比巨大或在時間上地老天荒。因為這裡面有個相對論質增效應,即速度越大,物體質量變得越大,當接近光速時,質量會趨於無窮大。這就需要無窮大的動力(一個太陽的全部能量肯定不夠),而這是不可能的。

另一種情況就是物體已經是高速(光速),比如說光,那麼依靠慣性可以長時間保持高速。但這種情況下物體速度也應該存在被幹擾、阻擋和損耗等導致的改變,然後又變成第一種情況(因為宇宙中不存在一無所有的空間,且空間物質分佈有密有疏),按常規理論理解,光也應該如此,但事實上光並非完全如此。光在從一種介質(如折射率較小的空氣)進入另一種介質(如折射率較大的玻璃)時,它的傳播方向和速度都有可能發生變化(光在空氣的傳播速度接近真空光速c,而在玻璃的傳播速度僅為c的三分之二),



但當它從玻璃又回到空氣後,會馬上恢復在空氣中的傳播速度c和傳播方向,


不需要任何的加速時間和動力(也沒有動力可提供),這是為什麼呢?常規思維是解釋不了的。

為什麼不需要動力?

我們早已知道,光具有波粒二象性,它不但是粒子,更是一種電磁波。試想光如果只是一個一個的粒子在空間中的運動傳播,那它真會像上面所說的,這一個個的光子會碰到很多障礙物而減速,很難依靠慣性作光速運動,因為一個光粒子從光源發出後不會再得到任何動力。更別說從折射率較大的介質到折射率較小的介質後能無緣無故地提速。因此光在傳播時表現的主要是波動性,只有光的波動性才能很好地解釋。

因為無論是聲波、水波,還是其他的什麼波,波源發出的每一份能量通過介質之間的傳遞交換向外無限傳遞下去,傳遞的一直是波源起初釋放的那份能量,動力也是來自於波源的起初。


介質本身不提供任何的能量動力,理想條件下也幾乎不吸收損耗波能,只是起到一個媒介載體的作用,它們的傳播速度只與介質有關,因而它們可以在多種介質中交替傳播而不需要時間和動力去變速。因此波動可以傳的很遠,甚至無限遠。

比如光,光的傳播雖然不需要介質(它在真空中也能傳播),但真空也不是真的空,現代科學研究表明,真空裡面充滿了虛粒子和能量。

正如文章前面所說,空間是光運動傳播的場所和背景,而宇宙中不存在一無所有的空間。因此從這個意義上說,空間也是一種介質。光源發出的光量子通過變換轉化空間場(電場和磁場的交替變化轉換)的方式在空間中振盪傳遞,而不需要任何動力,這種振盪是空間的固有特性,光的傳播只是“觸發”了這種振盪,因而也不需要時間去“啟動”。由於光和空間的這種本質聯繫,光速才能成為宇宙空間中的最高速,才有光速不變的特性,這也體現了空間的本質特性。既然空間是根是本,光只是空間的特性體現,所以光速不變原理管不了空間的膨脹速度。

以上就是我的看法,歡迎方家指正。


物原愛牛毛1


光子沒有質量,但具備能量,所以也只擁有速度,光速在真空中速度才能達到每秒30萬公里,至於為什麼是這個數字,而且是宇宙中速度上限,愛因斯坦當年也沒搞清楚。第二的問題為什麼宇宙膨脹速度可以超過光速,這個通行解釋;宇宙的膨脹是空間的膨脹,裡面的物質速度並未超光速,只是相互的距離變化超過了光速。這個是個初等數學題,可能很難理解,舉個例子來說明下吧,給你一根10釐米長的橡皮筋,權當它就是宇宙,上面每釐米畫一個點,這點當作宇宙中的星系,你拉伸橡皮筋時當作宇宙膨脹,好了,當相鄰兩點以每秒一毫米速度膨脹時,10秒後,相鄰兩點距離增加一倍變成了2釐米,兩點之間距變化速度每秒1釐米。但是皮筋總長變成了20釐米,兩端點距離變化為每秒10釐米。只要皮筋(宇宙空間)足夠長,那麼速度很容易超過光速。但是皮筋(宇宙空間)上任意一點(星系)相對於周邊的皮筋(宇宙空間)速度確仍然是每秒1釐米,遠低於光速。皮筋(宇宙空間)的拉長我們稱之為宇宙膨脹,拉皮筋的力我們稱之為暗能量,皮筋的收縮力我們稱之為引力


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