光速為什麼30萬公裡每秒?光速,真空中的速度大約每秒30萬公裡,在我們眼裡非常快而光速也被定義為“宇宙速度極限”,愛因斯坦的相對論裡對此有深刻描述,下面我們就來聊聊關于光速為什麼30萬公裡每秒?接下來我們就一起去了解一下吧!
光速為什麼30萬公裡每秒
光速,真空中的速度大約每秒30萬公裡,在我們眼裡非常快。而光速也被定義為“宇宙速度極限”,愛因斯坦的相對論裡對此有深刻描述。
那麼,有人可能就會提出這樣的疑問:光的速度這麼快,到底是什麼動力讓光達到光速的呢?
這個問題不僅普通人會有疑惑,一開始連科學家也無法解釋。不過随着科學家對微觀世界的深入研究,逐漸發現了問題的本質。
從20世紀初開始,科學家開始不斷深入物質内部,研究組成物質的最小結構單元。最開始科學家認為原子就是組成物質的最小單溫,不過随後發現,原子也是有組成結構的。
原子由原子核和核外電子組成,而原子核又是由質子和中子組成。科學家将所有發現的微觀粒子統稱為“費米子”,除了費米子之外,還有玻色子。
費米子就是組成物質的基本單位,比如說電子和誇克就是費米子。而玻色子指的是把費米子結合在一起的粒子,就像是費米子的粘合劑,把費米子粘結在一起。
比如說,質子和中子都是由三個誇克組成的,誇克之間就是依靠玻色子結合在一起的。而原子核和電子在電磁作用下形成原子,通過光子來相互作用,光子也是一種玻色子。
之後科學家創建了标準粒子模型,對自然界四種基本作用力進行了分類描述。
科學家們發現了一個規律,粒子越小,速度就會越快,粒子的質量越大,速度就會開始變慢,動能轉化成物質内在能量。
而且科學家還發現,粒子99%的質量并不是由基本粒子組成的,而是來自粒子之間的相互作用。比如說,質子由三個誇克組成,但是三個誇克的質量總和隻有質子質量的1%,剩下的99%都來自于誇克之間的強相互作用的束縛能。
那麼問題來了,這1%的質量又是來自哪裡呢?
著名物理學家希格斯提出了“希格斯玻色子”的觀點。該觀點認為,誇克的速度非常接近光速,但仍舊不會達到光速,宇宙間充滿了希格斯玻色子,這種玻色子與誇克進行相互作用,進而進行減速,而這1%的質量就是因為被希格斯玻色子減速而獲得的。
光子之所以能以光速飛行,就是因為光子不會與希格斯玻色子發生作用,所以會以光速飛行。
事實上,任何粒子在靜質量為零時都會以光速飛行,而且必須以光速飛行,但是大多數粒子都會被希格斯玻色子減速然後獲得質量。
也就是說,任何微觀粒子的速度本應該都是光速,深層意義是:萬物的原始形态其實都是光子,速度也都是光速。但正是由于希格斯玻色子的存在,讓微觀粒子減速形成了各種費米子,然後費米子又形成了各種物質,才有了如今豐富多彩的世界。這也是為什麼希格斯玻色子被稱為“上帝粒子”,希格斯本人也因為“上帝粒子”獲得了諾貝爾獎。
所以,光子以光速飛行,不需要任何能量,是光子本身具有的固有屬性!