自然探索·科学启迪备忘录之光速(转载)

1年前 (2022-11-26)阅读4回复2最佳爬楼位置
wsygfsj
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  相对理论中有一个根底性问题是有争议的,那就是光速稳定原理,那影响着其理论自己的完美和开展。阴阳相冲而化万物,但光不明而速不达,无理。

  光速稳定原理的思惟来源于三个结论,第一是菲佐尝试,得到光速为常数,并与所用惯性参考系无关的结论;第二是麦克斯韦方程组,推导出电磁波速度为实空常数,其成果只与实空磁导率、实空电容率有关,与电磁波发射源无关,而光被看做是电磁波——数学模子的理论结论似乎比尝试结论更有力量;第三是迈克尔逊-莫雷尝试,摆荡了以太存在论,得出光速各向同性的结论。洛仑兹通过研究迈克尔逊-莫雷尝试,为了向尝试结论挨近,其成立了坐标系变更的数学模子,那就是洛伦兹变更。但是到了上世纪四十年代对大爆炸理论的研究揣测及六十年代微波布景即微熵的发现,无论若何,那之前通过尝试得到的光子运动的所谓速度常数和各向同性的性量显然至今也无法得到一个令人心服的本色性的成因机造的解答,那是违犯因果律的。

  那么,光子的运动为什么与产生光子的发射源运动形态无关?而又为什么表示出各向同性?那里假设两个可能原因,第一,其运动形态与光源形态无关,可能是净空中的现实速度远远大于或远远小于我们如今所得到的实空光速数值;第二,离开光源之后表示出各向同性,那显然是碰着了同样是各向同性的实空情况而招致的成果。那个空间情况是什么呢?就是也只能是宇宙暴涨期完毕,光子相变后遍及宇宙各向同性的微熵,即废墟。

  那么,光子在实空中运动,与微熵发作了如何的交互或磨合过程才招致其速度与净空中有不同?有一个常识我们需要领会,光子具有自加速的内在天性。通过尝试或日常看察我们晓得,光在介量中运动,其速度因为能量的交换过程而降低,那个现象显然是一种障碍过程。那么据此,光子在微熵情况中的运动很可能被障碍而减速,同光阴子的能量场对微熵的温度有所扰动,那就是部分空间形成微熵温度涨落、各向异性的次要原因。而那种温度涨落及各向异性改动了微熵的能量散布密度,继而使得光子的速度有细微的不同。

  如今能够得到一个思惟性结论,光在离开光源之后因为与微熵情况的感化而被减速,减速的过程形成了光子的各向同性的运动性量,即其运动形态与光源的运动形态无关、与肆意惯性系的运动形态无关。那是光子运动的可能性特征之一。

  在红移论中,不论是多普勒红移、引力红移仍是宇宙学红移,其丈量成果都来源于光子的运动。而根据麦克斯韦方程组的推导结论,光子已经与发射它的光源没有任何运动学上的联络了。所以,红移所反响出的宇宙学信息不该再做为天体的运动学结论来利用。所谓红移,只能是光子本身做为光源的一种运动学信息的反响。也就是说,光子可能在减速,也可能在加速,那与微熵在宇宙中部分空间的各向异性及散布密度不同有关。光子的减速或加速,就能够形成蓝移或红移现象。所以,哈勃常数很可能是个误会,继而能够揣度,但凡在微熵情况中所丈量的与光速有关的常数都将是个误会。

  根据以上思惟结论,我们能够总结出波粒二象性的素质内涵。就我们的物量宇宙,一切物量存在的素质仍然是粒子而不是波,颠簸现象是粒子高速运动的能量场在情况中的扰动成果。我们能够假设,一个不运动的光子——或者说相关于我们不运动的光子——捧在手中,它仍然是粒子,那时它的颠簸性就无从表现——那是物量波理论的思惟来源。只要在光子运动的时候和微熵发作互扰感化——或者说微熵与光子的能量场相关——颠簸性才被表现出来。物量波理论告诉我们,所有的物体理论上都具备波粒二象性,但现实上那一定存在一个速度边界。一个运动物体,其速度要大到其能量场能够对运动情况中的介量有所扰动,才气引发颠簸现象。一片树叶和一个石子扔进水面,引发的颠簸效果是纷歧样的,树叶跌落的能量很可能无法形成水面扰动。而宏看物体和微看粒子,前者可以存在的速度极限也只能表示出机械能量场,充其量也就能够引发机械颠簸性,后者的能量场无法引发机械颠簸,但是其速度优势招致其能量场能够扰动空间介量而引发颠簸性。好比光线、高速电子流运动扰动微熵从而产生颠簸性。一个光子或一个电子,其运动能量场未必可以烦扰微熵引发颠簸性,也就只能表示其粒子性——它原来就是一颗粒子。声波现象是一个典型的宏看和微看配合感化的颠簸实例。物体内部的微看粒子群集体振动,其能量场烦扰了空气,所以能量起头在空气中传布。一个粒子以至数个粒子无论搞多大动静,它们振动的能量场也不敷以具备扰动空气传布其能量的水平。

自然探索·科学启迪备忘录之光速(转载)

  在爱因斯坦《论动体的电动力学》论文中,有几句话嘱托给了光速,此中一句是,“关于大于光速的速度,我们的议论就变得毫无意义了;在以后的议论中,我们会发现,光速在我们的物理理论中饰演着无限大速度的角色”。那么,光子将具有两种速度可能,第一,在净空中,光速本就是无限大——我的迷惘是,漠视或肃清宇宙射线及高速粒子的骚乱影响,在实空中丈量磁导率、电容率能得到光速的定值,但假设在净空中丈量也能得到那个值吗?只要磁导率、电容率丈量值中有一个为零,则光速为无限大;第二,在净空中,光子离开光源后具有无限加速行为,碰着介量则具有无限减速行为——碰着不通明的物体,则速度为零,除了反射一部门,其余能量最末以黑体辐射形式在物体外表耗散。关于其详细数值——假设有的话——应在屏障并消弭微熵情况中从头丈量光速及磁导率、电容率。但是需要再次强调,因为微熵情况在宇宙部分的各向异性会形成光子的变速现象,同样的,在太阳系内、太阳系外以及银河系外的其它空域,其丈量值未必具有不异的物理适用性。

  我们对事物素质的理解老是在熟悉的积存中获得进一步的提拔。好比光的素质,二十世纪之前,光是粒子或波;二十世纪,光便是粒子也是波;到了二十一世纪,光能够是粒子也能够是波。那么,光的素质事实是如何的?我们晓得,光子是一个能量体,那个能量体在运动或互动中是能够衰变或损耗的。也就是说,光子总有一刻会耗散殆尽相酿成为微熵。既然如斯,为了更进一步熟悉光子,我们需要假定光子具有必然的空间构造,那个构造能够将能量陆续量化剥离并最末耗散掉。好比洋葱,好比花朵。试想,一个含苞未放的光骨朵从光源释放出来,倏忽穿越于实空的微熵之中,本欲奋力加速向前却始末碍于微熵的阻滞无法绽放。那个光骨朵幽闭前行,花瓣固然不克不及逐个绽放,但为了尽可能连结高速行进,无法花瓣被微熵渐渐地一层一层的剥离曲至能量耗尽埋没于宇宙之中,好像一颗烟花一般,散落一线五彩斑斓。整个宇宙充满微熵,莫非光子就永久不克不及绽放吗?有,或者只能说有过。在宇宙暴涨之初光子主导的膨胀期,大量的光子拥有过一次极其烂漫、无所阻挠的绽放光阴。光骨朵们前仆后继的在净空之中高速且加速向前,趋离暗中、撑开宇宙,绽放的花瓣寥落于后、纷繁娆娆飞往一宇的彩虹,曲至花蕊裸出也不吝向前,毕竟耗尽能量肝脑涂地相酿成为微熵。

  电磁波和光子在素质上是有区此外,把速度不异做为二者概念合一的证据显然太牵强了。在微熵之中,改变的电场和磁场构成的电磁波是客体波能够是量化粒子,而光子则恰好相反,是客体粒子却是量化波;电磁波是传布的同时在震荡,而光子是运动的同时在振动;电磁波的能量来源于发射源,而光子就是一个能量体。但有一点能够确定,光子能够通过黑体辐射转化为电磁波,所以,通过麦克斯韦方程组推导出电磁波的速度表达式,其机造便在于此。但是,在净空之中,电磁波还能传布吗?

  在任何抱负平均介量中,光子具有恒定速度。而恒定的速度也一定会褫夺光子的其它特征,好比空间构造萎缩、能量降低等。在净空之中,没有介量的障碍感化,光子处于无限加速的形态,那也同样是一个损耗的过程,换来的是宇宙的空间域扩展,即宇宙能量场的膨胀。

  光子是宇宙之中极其特殊且独立的存在。不管光子降生于哪里,从出生避世的那一刻起,它就是一个挺拔独行的微型天体,撑起宇宙、独当一面。

  关于人类文明而言,光子还将大有做为。

  转自今日头条 花千叨/文《天然摸索之科学启迪备忘录-癌变》

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自然探索·科学启迪备忘录之光速(转载) 相关回复(2)

光之耀
光之耀
沙发
对于光的探索进一步拉近了人与人、行星与星星之间遥远距离的感觉。
4周前 (01-20 16:58)回复00
梦游者
梦游者
2楼
光速的神秘魅力让自然探索与科学启迪相互交融,带来了无尽的智慧之光。
3周前 (01-26 01:04)回复00
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