光速是宇宙中最快的速度,這無可辯駁,一切有靜質(zhì)量的物體,無論怎么加速,永遠(yuǎn)也到不了光速,因?yàn)楫?dāng)無限接近光速的時(shí)候,再加速將會(huì)需要無盡的能量。但是為什么光能夠跑的這么快呢?
非要說為什么,我也說不清楚,反正是光從一出生就是這么快的速度,它不會(huì)減速,更不會(huì)停下來,可以說光速是宇宙中的常數(shù),就像萬有引力常數(shù)一樣,自宇宙創(chuàng)生之初就已經(jīng)被定義好了的。
光是一種奇怪的物質(zhì),歷史上人們關(guān)于光是粒子還是波的爭論持續(xù)了幾百年。最先由牛頓提出光是粒子的學(xué)說,被人們奉為真理信仰了一百多年,但是后來托馬斯·楊做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)等于是直接給粒子說判了死刑。人們又認(rèn)為光是一種波,但是奇怪的是人們又發(fā)現(xiàn)光傳播好像是不需要任何介質(zhì)的,這與傳統(tǒng)的波的定義不符。
人們又試圖捏造一種無法被觀測到的物質(zhì)以太,以太作為光的介質(zhì)充滿整個(gè)宇宙空間的任何地方。
后來邁克爾遜等人試圖驗(yàn)證以太是否存在,以太沒發(fā)現(xiàn),倒是發(fā)現(xiàn)了光速不變原理。
后來,人們終究還是搞不清楚光到底是粒子還是波,又因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了光不僅具有粒子性,比如光電效應(yīng),又具有波的性質(zhì),比如衍射和偏振,于是就只好說光具有波粒二象性,光既有粒子性又有波動(dòng)性。愛因斯坦基于量子論提出了光子說,成功解釋了光電效應(yīng),又創(chuàng)立了相對論,根據(jù)相對論計(jì)算,結(jié)合質(zhì)能方程式,可以得出光子的相對論質(zhì)量是m=hν/c^2,光子的質(zhì)量與其頻率有關(guān),如果光子停止運(yùn)動(dòng)了,那么光子將不會(huì)再具有質(zhì)量,這也就是為什么說光子沒有靜止質(zhì)量。另外有一點(diǎn)需要說明的就是光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不一樣的,在真空中傳播的速度最快,而在金剛石中的傳播速度只有真空中的一半。
光速不變原理是相對論成立的前提,根據(jù)相對論也可以得出光子沒有靜止質(zhì)量的結(jié)論,或許不妨理解為光子的能量來自于宇宙創(chuàng)生之初,光子沒有靜質(zhì)量,所以它可以把能量全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,讓光子保持光速前進(jìn)。
光的能量來源可謂是多種多樣的,宇宙大爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的光子;電燈鎢絲放電時(shí),會(huì)激發(fā)產(chǎn)生光子;在原子的核外電子從低能級向高能級躍遷的時(shí)候,會(huì)吸收光子,而從高能級向低能級躍遷的時(shí)候,則會(huì)放出光子。產(chǎn)生光的方式是有很多種的,反正總有某種方式使得能量轉(zhuǎn)化為光,而且是在能量守恒的前提下進(jìn)行的。