答案是:光子既不是從0開(kāi)始加速,也不是瞬間具備光速的。
這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)帶入了我們對(duì)光的偏見(jiàn):我們以為光是像某種微型炮彈一樣發(fā)射出去的。但是實(shí)際上并不是這樣,因?yàn)楣庾邮且粋€(gè)量子物體,并沒(méi)有加速度的概念。
如果我們退一步思考,不考慮光子,而是從古老的標(biāo)準(zhǔn)電磁學(xué)角度出發(fā)的話,光在真空中傳播等同于平面波在遠(yuǎn)離任何電荷的電磁場(chǎng)中傳播。
當(dāng)平面波在電荷附近的時(shí)候,這個(gè)原理就不再適用了。當(dāng)我們?cè)陔姾筛浇蠼恹溈怂鬼f方程時(shí),就不會(huì)再有以真空光速傳播的平面波了。這時(shí)候我們會(huì)用到非常復(fù)雜的方案(根據(jù)惠更斯原理,可能可以用平面波和球面波組合的方案),其傳播速度通常小于真空光速。
如果這時(shí)候你在理論中加入量子化概念,你會(huì)得到其以光子形式出現(xiàn)的激發(fā)量子。在自由空間,它們被數(shù)學(xué)概念描述為光子傳播器,它告訴我們光子是無(wú)質(zhì)量的,以真空光速傳播。
但在有電荷的情況下,傳播子被改變了。光子的行為就好像它有一個(gè)有效質(zhì)量。光子所攜帶的能量和動(dòng)量(或它所代表的任何信息)現(xiàn)在在真空中的傳播速度比光慢。
從電荷附近到真空的電場(chǎng)過(guò)渡是平滑的。到底離電荷多遠(yuǎn)的真空中的解才能作為有效的近似解呢?這其實(shí)取決于附近的電荷有多大,以及實(shí)驗(yàn)有多敏感。但是,即使在一般的真空環(huán)境中,電荷也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生可測(cè)量的影響。譬如,在外太空中太陽(yáng)風(fēng)(來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子)非常稀薄,比地球上實(shí)驗(yàn)室制造的最空的真空還要空。然而,太陽(yáng)風(fēng)確實(shí)對(duì)無(wú)線電波的傳播產(chǎn)生了可測(cè)量的影響。
所以,當(dāng)一個(gè)加速電荷發(fā)射電磁輻射時(shí),不要把它想象成一個(gè)微型炮彈釋放另一個(gè)微型炮彈。相反,要把它看成成電磁場(chǎng)的一種被動(dòng)變化,從而電磁場(chǎng)產(chǎn)生一種傳播到無(wú)窮遠(yuǎn)的漣漪。因?yàn)樵诹孔恿W(xué)角度下,電磁波的能量是量子化的,電磁波可以分解成基本單位波包,即光子,而不是微型炮彈。
當(dāng)自由形態(tài)的引力場(chǎng)被壓縮到可以發(fā)射電磁頻譜的程度時(shí),它的各個(gè)部分都在以光速進(jìn)行振動(dòng)。因此,當(dāng)它們與不能夠吸收它們的物體接觸時(shí),它們會(huì)以光速?gòu)楅_(kāi),因?yàn)樗鼈円呀?jīng)在以這種速度振動(dòng)。
如果在真空中從靜止的人身旁發(fā)射光,那么光會(huì)以光速離開(kāi)這個(gè)人。如果這個(gè)人以光速旅行并經(jīng)過(guò)一個(gè)光源,光源在他經(jīng)過(guò)后打開(kāi),那么他將永遠(yuǎn)無(wú)法看到這個(gè)光源,因?yàn)楣庠窗l(fā)出的光無(wú)法追上他。如果一個(gè)人向光源方向移動(dòng),那么他射向他的光的強(qiáng)度(注:傳統(tǒng)物理學(xué)認(rèn)為光同時(shí)也是一種波,在這種情況下,應(yīng)為光的頻率增加,即光譜藍(lán)移。)會(huì)增大,因?yàn)樗邮艿搅烁嗟墓庾?。他向光源移?dòng)的速度越快,在單位時(shí)間內(nèi)(例如以每秒計(jì))接收到的光子就越多。
對(duì)于人造的飛行器,只要推力大于阻力,它們就能一直加速。如果沒(méi)有阻力,達(dá)到光速就有可能實(shí)現(xiàn)。(飛行器的阻力主要來(lái)源于氫氣云、宇宙塵埃以及一兩顆大質(zhì)量星球的引力,它們將終結(jié)飛行器的快速加速。)
邁克爾遜-莫利實(shí)驗(yàn)或許表明存在一種極性化的以太。(注:主流物理學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)不能證明以太存在,根據(jù)奧卡姆剃刀“如無(wú)必要,勿增實(shí)體”的原則,一般認(rèn)為以太不存在。)我的觀點(diǎn)是,宇宙空間中存在巨大的“以太壓”,它比我們普通物質(zhì)之間的最高壓力都遠(yuǎn)為之高。
星球的物質(zhì)將空間中的以太擠出,從而降低了星球內(nèi)部的以太濃度。光的傳播正是在以太中發(fā)生的。光子與棱鏡的相互作用導(dǎo)致棱鏡中光速變慢,但是光速的變化實(shí)際上是分階段進(jìn)行的。光子會(huì)被物質(zhì)的原子核外電子吸收,吸收了光子的核外電子會(huì)處于一種激發(fā)態(tài),之后便會(huì)再次釋放光子,被釋放的光子會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。而光子被吸收和釋放的過(guò)程耽誤了時(shí)間,所以最終測(cè)定的光的整體運(yùn)動(dòng)速度也就變慢了。這也很好地解釋了利用減色法得到不同顏色光的過(guò)程。
如果以太以某種機(jī)制高程度地從太空中摻合到像雨滴這樣的重物中,然后又因太接近原子而發(fā)散掉,并在太空真空中安全地自發(fā)重新組合(這是保羅·拉·維奧萊特SQK亞量子動(dòng)力學(xué)理論)。也許正是這種作用機(jī)制產(chǎn)生了“以太風(fēng)”,從而導(dǎo)致了我們?cè)诖筚|(zhì)量物體附件和物體速度接近光速時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間膨脹。
我設(shè)想時(shí)間受到這股以太風(fēng)的影響,從而變慢了。當(dāng)你在太空中靜止時(shí)(如果我沒(méi)記錯(cuò)的話,理論上說(shuō)這是不成立的,因?yàn)槲覀兊奶?yáng)系正以76000公里/小時(shí)的速度向獅子座移動(dòng)),那么你身體中的原子和以太的相互作用就可能會(huì)少很多。因此,光在真空中傳播得最快的原因可能是:真空中以太有最高的濃度。好比聲音在金屬管道中傳播得比空氣中快。
光譜紅移和光譜藍(lán)移則可以解釋為:在藍(lán)移情況下,從你的宇宙飛船往前面看時(shí),“迎面而來(lái)的電磁波與你身體的原子相互作用增加了”,這是因?yàn)槟愕南嘞蜻\(yùn)動(dòng)相對(duì)而言減少了光一個(gè)周期的波長(zhǎng)(這意味著飛船與迎面而來(lái)的光有更多的接觸),同時(shí)以太風(fēng)使你身體中的原子減速,這同樣會(huì)增加電磁波與你身體原子的相互作用。
而紅移則可能是船后的以太尾流降低了壓力,減慢了電磁波到達(dá)你的速度,降低了相互作用的概率。電磁波只有振幅和波長(zhǎng),而沒(méi)有長(zhǎng)度。原子的長(zhǎng)寬高通常都很小,但現(xiàn)在原子的長(zhǎng)度增加了,時(shí)間變慢了,因此導(dǎo)致了多普勒效應(yīng)。
也許只有當(dāng)以太與原子核或電子結(jié)合時(shí),光子才會(huì)從原子中激發(fā)出來(lái),并以以太能支撐的速度快速傳播。
BY: quora
FY: park
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