當前位置:
首頁 > 科技 > 光子的時間是靜止的,對於光子來說究竟發生了什麼?

光子的時間是靜止的,對於光子來說究竟發生了什麼?

四大名著之一《西遊記》講述的是,師徒四人加上白馬到西天取經的故事。西天是天神們住的極樂世界,一旦到達了那裡,就立地成佛,功德圓滿了。當然,這只是佛教的神話傳說。即便是玄奘真的到達了佛教發源地——印度,也還得苦學多年,其是不會立地成佛的。

對於光速c來說,也是如此。其原本只是一個物理參量,卻因愛因斯坦將光速不變絕對化,賦予了光速c神聖的光環,從而使其成為了一個神秘的自然常數。於是,光子與其他物體被絕對地割裂開來,立地成佛了。

實際上,由於我們的宇宙是一個具體的物體,因而宇宙是由無數個最小粒子構成的封閉系統。該最小粒子是由普朗克常數h定義和定量的粒子,具有不可再分的特性,因而被稱為量子。

所以,基態量子構成宇宙的本底物理背景,即形成了量子空間;受到激發的量子成為光子,屬於能量的範疇;由高能量子的運動所形成的封閉體系,就是各種基本粒子,屬於物質的範疇。

因此,與其他物體一樣,光子的外在能量有兩種不同的存在形式,即相對於自身的動能和相對於量子空間的勢能。或者我們可以這麼理解,原本自由的光子只有動能,但由於量子空間的存在,類似於彈簧,該空間將光子的大部分動能壓縮為勢能。

光速相對於量子空間和其自身的能量具有速度的近似不變性,即光速不變只具有相對的意義,其只是度量量子空間密度的物理參量。在宇宙膨脹之初,量子空間的密度極大,光速近似為零。後來,隨著宇宙的膨脹,量子空間的密度不斷地減小,從而釋放了光子的勢能,使光速逐漸地增大。

因此,目前測量到的光速,是與量子空間現階段的密度直接關聯的。而且,所謂光速c,只是測量黃納光的結果。如果是頻率較低的紅光,其速度會略低一些;反之,頻率較高的紫光則具有更高的速度。

只是,由於光子的本徵質量很小,從而使不同能量的光速差遠小於光速,具有相對的不變性。例如,混合頻率的白光,具有較大的散射性以及在介質中的不同折射率。這些現象,都說明了不同顏色的光,具有不同的速度。

因此,光速並不神秘。其特殊性,只是光子的本徵質量最小,具有不可再分的特性,因而其具有最高的速度。至於光速與時間的關聯,只是光速絕對不變的結果。原本光速是具體的物理參量,而時間是物體變化的抽象概念,兩者並沒有關聯性。然而,光速的絕對化,使光速也成為了抽象的概念。於是,光速與時間就具有了某種人為的聯繫。

比如,愛因斯坦將光速相對於量子空間的不變性,擴展至任意參照系。在不同速度的參照繫上,要求觀測同一束光的速度是不變的。對此無理要求,測量員們只好修改他們測量光速的尺度。這就是相對論鐘慢、尺縮和質增效應的產生原因。

然而,由於參照系是完全相同的,那麼究竟哪一個參照繫上的兄弟會更年輕呢?所以,狹義相對論效應,只是數學意義的變換,而並沒有實際的物理意義。因此,對於光子而言,其並不會因為具有光速而成仙,更不會因此而長生不老。

總之,每當我們研究或解決問題時,都需要具體問題具體分析,切忌將問題絕對化。所以,光速不變是有具體的物理機制的,因只具有相對性,是由量子空間的存在所決定的。光子的運動速度並不會改變抽象的時間概念,光子本身亦不會發生任何改變。變化的只是量子空間對光子動能的壓縮,從而改變了光子的能量存在形式與光子的運動方式。

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!


請您繼續閱讀更多來自 宇宙時空 的精彩文章:

達到光速需要無窮大的能量,為何電磁波能輕鬆達到光速?
愛因斯坦的相對論真的很科學嗎?有沒有可能是錯誤的?