追著太陽的人
光線傳播估計是我們生活中最常見的一種現象了，然而就是這個最為普遍的現象，關於它的形成機理也是最為深奧的，光的形成機制一直以來也是科學界重點研究的對象。很多人都有過這樣的疑問，光能夠傳播，它的驅動力到底是什麼呢？
宇宙萬物每時每刻都在處於運動之中，只要是運動，必須要有能量的輸入，光也不例外，無論是恆星發出的光、電燈發出的光，還是手電筒發出的光，它們的本質都是一樣的，都具有波粒二象性、最大光速、沒有加速過程。之所以出現這種情況，取決於光子的特性。
光子，也叫光量子，是目前被認為的一種傳遞電磁相互作用的基本粒子，也就是一種規範的玻色子。它的出現，來源於原子中的電子，在發生能級躍遷，準確地說是發生能級跌落時，即從激發態回到基態，會釋放出光子，釋放光子的能量等於電子處於激發態和基態的能級差。
所以，我們可以認為，光線能夠傳播，取決於光子攜帶的能量，而光子的能量來源於電子跌落。再往前追溯，推動電子跌落的能量，如果是恆星，則是核聚變釋放的巨大能量以及高溫；如果是電燈，則是燈絲兩端的電勢差。都能夠推動電子的能級躍升，然後在不穩定的跌落狀況下釋放出光子。
至於為什麼光子的速度可以達到光速，可以有愛因斯坦的狹義相對論的質增公式，只有在光子的靜止質量為0的時候，才可以實現，這也是為什麼光子為何從一產生就能達到光速，不需要有加速過程的原因。
優美生態環境保衛者
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
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
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
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
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
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
光的傳播速度那麼快，它的動力源是什麼？
既然問到了這個問題，前提得需要知道光是什麼？光是一種電磁波，這是從波動性來看它的，如果從粒子性來看它的話，光是由光子組成的。但是無論從哪個角度看，光的傳播速度都只能是光速，且無需加速過程，出生就是光速。如果問，為什麼可以這麼去保證它，沒辦法，這是理論要求的。
從粒子性來看，光由光子組成，光子沒有靜質量，它是一種規範玻色子，只能用來傳遞相互作用，這裡科普一下什麼是玻色子，簡單來說，我們常見的物質是由費米子構成的，而傳遞引力、電磁力等基本作用力是以玻色子為媒介的，比如光子、膠子等。那為什麼光子沒有靜質量呢？且來看看狹義相對論中的質增公式，如下：
你會看到，由於光子的運動速度為光速c，所以分母為0，當然學習數學我們知道，分母為0的話，公式失去了意義，為了保證有意義，那麼m0（靜質量）也為0，此時0/0有意義，因此光子的靜質量為0，也就沒有靜質量。
從另一個方面來講，也是這一個公式，由質增公式可以知道，隨著粒子運動速度越快，動質量會增加，以至於逼近光速時，質量趨近於無窮大，對於加速一個質量為無窮大的物體來說，所需要的能量也是無窮大的，這個說不通，因此推導出一切有靜質量的物體都不可以達到光速，那作為以光速運動的光子，也就不能具有靜質量。
從波動性來說的話，光是電磁波，實質是變化的電磁場，電磁場會以光速建立起來，那麼電磁波的傳播速度應當就是光速。
題目最後問到，宇宙的膨脹速度為什麼超光速？對於這個問題，相信你也經常遇到，宇宙膨脹的速度並不是我們認為的單純的運動速度，它是空間整體的膨脹速度，這種膨脹存在於任何一個角落，至於為何距離較近的物體看不出來在膨脹，這是因為距離較近，引力佔據上風，所以沒有表現出來膨脹。
科學船塢
光既然可以每秒30萬公里，那它的動力是什麼呢？
光可能是我們日常中最容易接觸到的現象了，從生下來睜開眼睛起，我們這一輩子就跟光開始了不解之緣，當然這個不解還有另一層意思，那就是撥開層層迷霧之後仍然還是謎一樣的光，比如光的波粒二象性，光的速度，等等都是科學史上著名難題，前者導致了量子力學的誕生，後者則是愛因斯坦的狹義相對論的催生針！
光是波還是粒子？
曾經這是一個懸案，從經典力學時代的牛頓和胡克之間的恩恩怨怨開始到二十世紀的哥本哈根詮釋解釋光和電子的波粒二象性結束，總共經歷了將近300多年，在這個過程中，精彩紛呈，高潮迭出，令人目不暇接！
- 第一次波粒大戰
第一次波粒戰爭的導火索是波義耳的光顏色理論，因為頻率顏色不一樣，所以光的顏色很容易解釋，而波義耳的助手胡克在格里馬第實驗的啟發下在1665年出版的《顯微術》中明確支持光是一種波，1672年牛頓在向皇家學會遞交的《關於光與色的新理論》論文中，提出了光的微粒說，胡克和波義耳正是當時評議會的成員，他們對此觀點進行了激烈的批評。
當然大家都知道胡克是誰，也知道因為波動說和牛頓結下了數十年的樑子，牛頓打壓胡克一直不遺餘力，一直到胡克去世！但事情遠未結束，牛頓在1704年出版的煌煌鉅著《光學》同樣也讓惠更斯支持波動《光論》曇花一現！
- 第二次波粒大戰
托馬斯·楊的雙縫干涉實驗證明光是一種波，而且在並於1801年和1803發表了光的干涉效應來解釋牛頓環和衍射現象，並且計算出了光的波長大約在1/36000至1/60000英寸之間。雙縫干涉是物理史上最偉大的實驗之一，直到現在還是每個中學生必學實驗之一。
菲涅爾的《關於偏振光線的相互作用》的論文更是在泊松亮斑實驗的支持下證明了光是一種橫波，並且傅科的水中光速小於真空中的速度則是第二次波粒大戰中取得勝利的決定性一環。
到了19世紀60年代，麥克斯韋通過他發現的方程組推算出電磁波的速度和光速一樣，因此麥克斯韋認為光也是一種電磁波！
但比較好玩的是十幾年之後赫茲為麥克斯韋證明了電磁波的存在，但卻同時發現了一種波動難以描述的光電現象，使得光的粒子說有一次擺在了大家的眼前。
- 光子和電子，到底是粒子還是一個波？
愛因斯坦證明了光電現象是由光子引起的，粒子說有一次站到了前臺，而且和普朗克的黑體輻射公式一起，開創了偉大的量子力學時代，但這並不是結束，而是剛剛開始而已！
1909年盧瑟福通過α粒子散射發現了原子核的存在，因而建立了盧瑟福的原子模型，而他的學生玻爾則將盧瑟福的原子模型量子化，成功建立半量子化的原子模型，但很可惜這個模型只能解釋單電子原子！
後來海森堡的矩陣力學和薛定諤的波動方程分別以粒子和波的模式描述了原子內部電子的運動方式，並且輔以伯恩的概率解釋和愛森堡的不確定性原理，將原子內部的第一次以數學的方式統一了下來，但電子到底是粒子還是波，還是沒有人來確認這個事實！最終玻爾以互補原理最終將波和粒子完美統一在一起！
現在我們可以說，光和電子，它既是個粒子也是個波！
光子是怎麼產生的？速度為什麼不會衰減？
光子是怎麼產生的？這個問題玻爾在建立他的半量子原子模型時就已經告訴大家了，電子在吸收能量後會躍遷到更高的能級，但在那個能級電子是不穩定的，會重新跌落到基態，它將釋放出吸收的能量，這個能量為：
E=HV
當然不只是電子釋放出光子，原子核被激發也可以釋放出光子，核聚變和核裂變已經正反物質湮滅都可以釋放出光子，但光子一旦產生它的速度就是30萬千米/秒（近似值）。
- 光子為什麼一開始就那麼快？
沒有靜止質量是光子的一大特徵，我們可以看看常見粒子的速度來和光子對比看看：
- 低速的太陽高能粒子：200-800千米/秒
- 亞光速的中微子流：低於光速0.0006%
- 光速的粒子流：伽馬射線，光速
第一種來自太陽的高能粒子，主要是氫核和氦核，它的質量是：1.674×10千克，氦核則是它的2-4倍。第二種是高亞光速的中微子，質量最大的τ中微子只有電子1/3.33萬，大多數計算的時我們可以將電子質量直接忽略，但中微子質量只有電子的數萬分之一！第三種則是光子，它直接就是光速，沒有靜止質量！
光子沒有靜止質量，因此穿越整個宇宙時除非撞上別的粒子，否則它的能量不會衰減，因為它不會在希格斯場中獲得靜質量，這是它保持光速而不衰減的秘密。除非它克服引力場跨越梯度空間，或者被宇宙膨脹拉長距離的空間穿行。
