此前,韦伯太空看远镜发布的远远星系团图片,让人再次感触感染到宇宙的浩瀚。本来宇宙中有那么多类似银河系的星系。
在抱怨宇宙浩瀚的同时,人们起头根究什么时候能够乘坐“光速飞船”穿越宇宙,虽然那种飞船只会呈现在科幻小说中。
但是光速确实是人类已知的最快速度,那么光是若何到达光速的呢?
谁倡议的?接下来,让我们一路摸索“光”的世界。
神异的“光”
人类很早就晓得光。好比墨子的《墨经》中就有良多关于光学现象和成像的描述。此外,Euclid在《反射光学》中也笔录了良多与光有关的问题。可见,不断以来,人们都对光那种“神异的存在”充满猎奇,并勤奋探究。
光素质上是特定频带中的光子流。
在平均介量中,它会沿曲线传布,其传布途径会在引力场中发作偏转。在差别类型的“光学故事”中,光的特征是差别的。
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好比你在高中物理课上接触过几何光学,它的表示就是光是曲线传布的。在颠簸光学中,光看起来更像是湖面上的涟漪。至于量子光学,它间接从更微看的层面描述光的特征,指出光的能量是量子化的。
总的来说,人们对光的熟悉履历了一段颇为吃力的开展,从粒子论、颠簸论,到波粒二象性。科学家们翻开了光亮之门后,才发现它是如斯的神异。
不外,人们更感兴致的是光速,因为实空中的光速是人类已知的更大速度,能够到达每秒299792458米,一般四舍五进为每秒30万公里。
假设将人类研造的最快飞机的速度与实空中的光速停止比力,就会发现我们确实是在以“乌龟速度”运动。
那么,光是若何“加油”本身最末到达光速的呢?它的动力来源是什么?
什么是光源的电源?
某物的运动似乎需要动力源,好比火箭。人们之所以能把它送上天,是因为他们造造了一个足够强大的安装。
可就算想了那么多,火箭的飞翔速度和光速比起来仍是小巫见大巫。
那么一想,到达如斯恐惧的速度,应该不是一件随便的事,但事实实的如斯吗?
当然不是,因为光的运动底子不需要电源。根据科学家的看察,光与我们熟悉的一般物量有一个显着的区别,那就是当它处于静行阶段时,它的量量能够漠视不计。
它在起头运动之前不会有能量、量量等,而那种从零到一些的特征包管了光子一旦起头运动就不再需要力的撑持,而且能够不断连结它的初始速度。
当然次要是指处于实空情况中。在其他介量中,假设介量的平均性发作改变,光速就无法不变。
值得重视的是,那些年来,为了弄清光速是若何到达的,科学家们也停止了假设,假设宇宙中存在着一种喊做“希格斯玻色子”的工具,一般就是通过让粒子减速来给出他们量量。
因而,在宇宙中所有的粒子中,只要我们看到的光子逃脱了那个“定律”,连结了光速。但是关于为什么光子自己如斯特殊,以及希格斯玻色子若何“屏障粒子”,仍然没有可靠的阐明。
因而,爽快地说,曲到如今人们还没有完全领会光子运动的所有问题,事实我们的看察手段还很有限。而与之相关的一些根底常识,人们其实不非常领会,所以我们还有很长的路要走,才气解开所有关于光体的谜底。
并且,光速其实只是人类迄今为行到达的最快速度。宇宙中还有超光速的存在。
例如,假设你想将光逃踪到宇宙的边沿,那是很困难的。因为宇宙不只在膨胀,并且它的膨胀速度比光速还要快得多。
存在于宇宙中超光速
持久以来,科学家们不断将光视为宇宙中的信使,并操纵它来破译古代信息。但是别看光速那么快,但是放到宇宙的标准上,你会发现仍是太慢了,所以说不定我们如今看到的信息都是过往的。
好比你今晚昂首看到的星光,并非那颗星实时发出的光,而是可能在良多年前就已经发出了,因为光在宇宙中的传布速度外表上看是很快的,但现实上是很慢的.
那也是为什么当科学家们在宇宙中发现间隔我们几十光年的超等地球时,良多人说那个发现毫无意义,因为假设你把光年换算成通俗单元,你会发现它们实的是“我”等不及要见你了”。
人类末其一生都在不竭地逃求“怠倦”,所以良多科学家的最末目标就是抵达宇宙的边沿,看看那里有什么。不管宇宙能否有鸿沟,即便有,我们也看不到。
因为即便我们以光速起头乘坐宇宙飞船飞行,在宇宙中不竭逃逐光的脚步,也跟不上宇宙膨胀的速度。
能够说,除非有一天宇宙停行膨胀,不然人们将有时机看到所谓的“鸿沟”,固然宇宙素质上应该是一个闭环。此外,在微看范畴的研究中,科学家们还发现量子纠缠的速度也超越了光速,但那种现象其实不具备信息传递的功用。
那么在将来适宜的时候,人类能否可以以光速飞翔呢?
人类能以光速飞翔吗?
人历来不欠缺想象力,所以在几部科幻片子和册本中,我们已经到达了光速,抵达了许多未知的处所。但是从适用的角度来说,光速飞翔是很难的。我们能做的就是不竭“接近”它。你为什么那么说?
因为爱因斯坦早就在相对论中指出光速无法到达,那也与前面提到的光区别于其他物量的特殊性量密切相关。
因而,根据目前的理论,人类实现光速飞翔确实是“一厢情愿”。那么即便达不到光速,我们能不克不及给飞机加速呢?
那仍然是可能的,只要我们找到利用效率更高的燃料。因为如今的化石燃料不只占用空间大,并且操纵率也很差。在那种情状下,人类只能通过觅觅更好的燃料来加快飞机的速度。
现在,核能、反物量等处于研究的前沿。此中,反物量能够算得上是人们最期看的一种能量了,因为那小我在碰着物量后扑灭所产生的能量长短常大的,而产生浩荡能量所需要的反物量其实不多,那就减轻了身上的负荷宇宙飞船。
然而,反物量不只难以造造,也不容易贮存。因而,假设要用反物量做为能源来为飞船供给动力,几十年内应该是不成能完成的。
而且科学家指出,飞机要到达更高的速度是不敷的,因为人体也是有耐受限度的。
所以即便将来人们能够造出接近光速的飞船,也要包管飞船里的人在飞翔过程中不会产生太多的不良反响。
那就是为什么许多飞翔员在施行使命之前都要颠末特殊操练,以确保他们的身体可以适应更高的速度。
总部位于弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会施行董事杰夫·斯文泰克说,“人体在短时间内能够承担的重量远远超越9G,但假设时间太长,那就太小了。有人能够承担。”
从那个角度来说,可能也只要通顺无阻的光子自己,才气在宇宙中自在飞翔吧!