光速达到每秒30万公里,为何这么快?背后的动力是什么?
日常生活经验告诉我们,速度都是相对的,比如相对于某个参照系才有意义。而在地球上一般我们都默认地面为参照系,也没必要说出来。
但是,还真有一个速度是绝对的,根本不需要参照系,它就是光速。光在真空中的速度大约为每秒30万公里,而这个速度就是绝对的,不管在任何参照系下测量,结果都保持不变。

那么,光的速度为何这么快呢?背后的动力又是什么呢?
先说答案,光以光速飞行根本不需要任何东西,它天生就是光速,而且没有任何加速过程,瞬间达到光速。
为什么会这样?让我们来详细看一看。

1905年,爱因斯坦提出了伟大的狭义相对论,其中有一个著名的公式,质能等价方程,一经问世便引起了科学界巨大轰动。
这个质能方程就是能量等于质量与光速平方的乘积。该公式表达的意思就是,一个质量为M的物体,拥有的总能量就是E。

质能方程可以用狭义相对论推导出来,推导过程会涉及到信息,能量和物质之间的转换关系,在这些关系中,爱因斯坦特意强调了物质,信息和能量的速度是无法超越光速的。如果想达到光速,一个物体的静质量必须为零。
质能方程中的M就是静质量,到底什么是质量,什么是静质量,爱因斯坦并没有给出明确答案。随着科学家对微观世界的深入探索,才逐渐找到了更具体的答案。
我们都知道,万物都是由最基本的原子组成的,原子由原子核和核外电子组成,电子无法继续分割下去,是基本粒子。原子核由质子和中子构成,质子带正电,中子不带电。

你有没有想过,原子核里的质子数量有很多,为什么不会因为同种电荷的排斥左右而分开呢?
还有,通过用大型粒子对撞机轰击质子和中子,科学家们发现了更小的结构,夸克。每个质子和中子都是由三个夸克组成的。三个夸克到底是如何组成质子的呢?
随着科学家们发现越来越多的基本粒子,如何把它们进行很好地分类就成了最大的难题。在这种背景下,粒子标准模型呼之欲出。

科学家们把微观粒子分为费米子和玻色子。费米子就是基本粒子,把一个物体不断切割最后不能再分的,就是费米子,比如说电子和夸克都是费米子。而玻色子是把费米子连接起来的粒子,就像胶水一样把基本粒子连接在一起,组成可见物质。
同时,科学家们认为自然界存在四种基本作用力,分别是强力,弱力,电磁力和引力。

强力把三个夸克束缚在一起形成质子和中子,同时也把质子中子束缚起来。强力是自然界最强大的力。
当科学家们试图用规范场理论统一四大作用力的时候,遇到了一个难题:他们不知道物体的质量到底来自哪里!
因为科学家们发现,一个质子或中子99%的质量都来自于强相互作用把夸克束缚在一起的束缚能。那么剩下的1%质量哪里去了呢?

理论上讲,剩下的1%质量就应该是三个夸克的质量,因为质子和中子都是由是三个夸克组成的。但是在夸克的质量又是哪里来的呢?
按照规范场理论,电子和夸克这样的基本粒子本应该是没有质量的。其次,所谓的四大作用力其实是通过传播子来传递的。比如说强相互作用,也就是强力是通过胶子来传递了,相当于把胶子扔来扔去就传递了强力。电磁力通过光子来传递的。而弱力是通过W玻色子和Z玻色子来传递的。

不同的是,胶子和光子都没有质量,但是W玻色子和Z玻色子都是有质量的,这些质量都来自哪里呢?
这就需要希格斯机制来诠释了。科学家们认为,宇宙中充满了希格斯场,当希格斯场受到扰动时就会产生希格斯粒子,也被称为上帝粒子,正是希格斯粒子赋予了基本粒子质量。

赋予的方式就是,希格斯粒子会与基本粒子发生作用,让粒子的运动速度减慢从而获得质量。夸克和电子等基本粒子的质量就是这么来的。
也就是说,所有的基本粒子本应该都是没有质量的,它们的速度也都应该是光速,只不过在飞行的过程中与希格斯粒子发生作用之后减速了,也因此获得了质量。

但并不是所有的粒子都会与希格斯粒子发生作用,比如说光子还有传播强相互作用的胶子,两者都不会与希格斯粒子发生作用,所有光子和胶子的质量都为零,而且不会被希格斯粒子减速,一直保持光速飞行!
大家都在看
-
探索宇宙的奥秘:浩瀚星空藏无尽未知 本文由AI创作 抬头仰望深夜星空,漫天星辰静谧闪烁,浩瀚苍穹无边无际。渺小的我们望着这片深邃夜空,总会心生疑惑:宇宙从何处诞生,到底有多大?星河之中是否存在其他生命?无数神秘谜题,深深吸引人类不断探索追 ... 宇宙探索05-10
-
宇宙探索·暗能量之谜:推动宇宙加速膨胀的隐形力量 宇宙探索·暗能量之谜:推动宇宙加速膨胀的隐形力量一个令整个物理学界困惑的发现1998年,两个独立研究团队在观测遥远的Ia型超新星时,发现了一个令所有人震惊的事实:宇宙的膨胀速度不仅没有因为引力而减缓,反而在 ... 宇宙探索05-10
-
科学家发现“太空捷径”,探索新宇宙! 科学家意外发现"太空捷径"。星辰视频。往返火星仅需五个月,科学家意外发现"太空捷径"或颠覆传统认知。一项发表于《宇航学报》的研究揭示,通过分析近地小行星2001CA21的早期轨道数据,科学家意外找 ... 宇宙探索05-09
-
宇宙探索·星系演化:宇宙岛的百亿年传奇 星系演化:宇宙岛的百亿年传奇当你在晴朗的夜晚仰望星空,用望远镜指向仙女座方向,你会看到一团模糊的光斑——那是距离我们254万光年的仙女座星系(M31)。它和我们的银河系一样,是一个由数千亿颗恒星组成的巨大&# ... 宇宙探索05-09
-
宇宙探索·行星状星云:垂死恒星的华丽谢幕 宇宙探索·行星状星云:垂死恒星的华丽谢幕它的名字是一个美丽的历史误会。18世纪的威廉·赫歇尔用望远镜观察时,觉得这些天体圆润而朦胧,酷似他刚发现的天王星(当时称为"行星")。于是他将其命名为" ... 宇宙探索05-07
-
宇宙探索·回旋加速辐射:宇宙中的天然粒子加速器 宇宙探索·回旋加速辐射:宇宙中的天然粒子加速器当你在地球上用粒子加速器把质子加速到接近光速,需要建造长达几十公里的巨型装置。而在宇宙中,天然的"粒子加速器"遍布各处——从脉冲星的磁层到星系中心的 ... 宇宙探索05-07
-
宇宙探索·暗流宇宙:宇宙深处的神秘漂移 宇宙探索·暗流宇宙:宇宙深处的神秘漂移2008年,一组天文学家在分析WMAP卫星的宇宙微波背景辐射(CMB)数据时,发现了一个令人不安的现象:成群的星系团似乎正在以惊人的速度——每秒约1000公里——朝宇宙中同一个 ... 宇宙探索05-07
-
人类为什么要探索宇宙? 你有没有想过一个细思极恐的问题:我们用詹姆斯・韦伯望远镜能看到 135 亿光年外的星系,能拍到黑洞的照片,能把探测器送到火星和冥王星。但我们,永远也飞不出太阳系。这不是科幻小说里的悲观预言,而是基于现有物 ... 宇宙探索05-04
-
探索宇宙秘境:我国正式启动地外生命探寻工程 探索宇宙秘境:我国正式启动地外生命探寻工程2024年10月,我国发布《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》,明确将“地外生命探寻”列为核心任务,正式开启迈向宇宙深处、寻找生命踪迹的科学征程 。这是我 ... 宇宙探索04-30
-
4.2万亿个粒子构建数字虚拟宇宙 “千衍”助力天文探索 今天(23日),中国科学院国家天文台发布宇宙学模拟项目“千衍”。由中国科学家领衔的国际团队成功在超级计算机中构建出一个数字虚拟宇宙,为人类探索宇宙奥秘、研究宇宙的演化历史提供了强大的数字工具。中国科学家 ... 宇宙探索04-25
相关文章
- 人类为什么要探索宇宙?
- 探索宇宙秘境:我国正式启动地外生命探寻工程
- 多角度呈现宇宙探索魅力,中国航天日专题活动在上海天文馆举办
- 4.2万亿个粒子构建数字虚拟宇宙 “千衍”助力天文探索
- 探索宇宙的意义和价值是什么
- 抬头!看!中国人探索宇宙的脚步从未停止!
- 从"太空竞赛"到"精打细算"!冷战之后为何不再疯狂探索宇宙?
- 东西方智慧终极交汇:熵即是阴阳,坤0为首探索宇宙本源
- 美UFO纪录片导演:当下正处于探索外星文明转折点,“宇宙中人类并不孤单”
- 宇宙探索·中子星:宇宙最极端的天体
- 男人独自探索宇宙竟碰到了巨大的外星生物
- 人类探索宇宙的意义何在
- 数据时代正在重新定义科研:本科生如何借助工具发现宇宙新事物?
- 人类为什么要探索宇宙
- 《宇宙探索编辑部》:科幻外壳下的教育隐喻
- 航天科技如何推动人类探索宇宙
- 全球首个地月太空港口落地中国!钱学森百年构想,成深空探索枢纽
- 别再说太空探索是烧钱!中国这波基建,直接把宇宙当工地
- 沉浸在书中的宇宙,探索无尽的星空!📖✨
- 中国第二阶梯
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
精选文章
- 创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命)
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
