|如果把光速降为0会发生什么?
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大家都知道 , 光线在真空的传播速度最高 , 达到30万公里每秒 , 而且这个传播速度不会因为任何的外力而改变 , 只有当光线从真空进入另外一种介质中 , 才会不同程度地发生传播速度的降低 。 不过 , 在上世纪末 , 哈佛大学的科学研究团队 , 利用激光束撞击气态钠原子云 , 最终使得钠原子几乎完全停止了热运动 , 同时观察激光在钠原子云中的行进路线 , 发现这些激光束逐渐变暗 , 直至在观测仪器中完全消失 , 这个实验被称为“光速降低实验” 。 那么 , 光速是否会在真空中被降低甚至降到0呢?
爱因斯坦在提出狭义相对论时 , 有一条著名的前提假设 , 即光速不变原理 , 将光线在真空中的传播速度认定为一个永恒的定值 。 按照现代物理学特别是量子力学的解释 , 真空并不是完全绝对的虚空 , 如果从光子的微观角度来考虑 , 那么真空中是存在着很多虚粒子(虚光子)的 , 这些虚粒子的存在时间非常短 , 在极短的时间内产生 , 又在极短的时间内湮灭 , 也就是说真空中的一个处于负能态的电子会偶然接受一个虚光子 , 然后从真空中“逃离”出来 , 然后又在极短的时间内又“返回”真空中 , 在此过程中会重新释放虚光子 , 这个过程也被称为“量子涨落”现象 。
而真空中的电子在从高能级回落到低能级 , 就会有一定的能量损失 , 这个时候就会向外释放出一个实光子 , 无论是虚光子还是实光子 , 都不能脱离宇宙时空 , 也不能与任何有质量的物体所组成的坐标系进行速度的复合 , 所以光速拥有一个上限 。
根据电动力学 , 光线属于一种电磁波 , 其传播速度的数值 , 等于电磁波在真空中的介电系数与磁导率乘积算术平方根的倒数 。 按照量子力学的观点 , 无论是正电子还是反电子 , 它们都既带有电荷 , 也拥有磁场 , 电和磁在真空中都可以产生相互的瞬时作用 , 所以真空中是可以既传导电 , 又可以传磁的 , 也就是拥有一定的电导率和磁导率 。 光线在真空中的传播 , 实质上是依靠真空中带电带磁的粒子 , 不断反复地产生和湮灭来实现传播的 , 这种传播不论是什么相对的运动 , 微观粒子的频度与波长的乘积始终保持不变 , 这也就决定了光速的不变性 。 只有当宇宙时空本身的变化和介质的变化 , 光线的传播速度才会随之发生的变化 。
【|如果把光速降为0会发生什么?】以上是从微观粒子的角度分析了光速为何在真空中会有上限 , 同时又保持着恒定传播速度的本质原因 , 我们再回过头来看看刚才所提到的那个实验 , 实验的核心就是通过特定的装置 , 将钠原子云的热运动不断降低 , 使之呈现一种特殊的存在状态 , 即玻色爱因斯坦凝聚态 , 原子与原子之间靠得非常紧密 , 以至于当光线射入其中时 , 光子不断地与这些原子发生相互作用 , 重复着被吸收和被释放这样的过程 , 也就是光子的传播路径被无限地压缩和改变方向 , 所以在观测仪器上看到光线的传播速度明显变慢了 , 直至光线所携带的能量完全被钠原子所吸收 , 反而观测不到光线的传播 。 所以 , 从本质上来说 , 这个实验本身并未从根本上将光线的传播速度降低 。
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