光速有多快每秒多少公里(为什么光速是将近每秒30万公里)

  光速,真空中的速度大约每秒30万公里,在我们眼里非常快。而光速也被定义为“宇宙速度极限”,爱因斯坦的相对论里对此有深刻描述。

  光速有多快每秒多少公里(为什么光速是将近每秒30万公里)插图

  那么,有人可能就会提出这样的疑问:光的速度这么快,到底是什么动力让光达到光速的呢?

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  这个问题不仅普通人会有疑惑,一开始连科学家也无法解释。不过随着科学家对微观世界的深入研究,逐渐发现了问题的本质。

  从20世纪初开始,科学家开始不断深入物质内部,研究组成物质的最小结构单元。最开始科学家认为原子就是组成物质的最小单温,不过随后发现,原子也是有组成结构的。

  原子由原子核和核外电子组成,而原子核又是由质子和中子组成。科学家将所有发现的微观粒子统称为“费米子”,除了费米子之外,还有玻色子。

  费米子就是组成物质的基本单位,比如说电子和夸克就是费米子。而玻色子指的是把费米子结合在一起的粒子,就像是费米子的粘合剂,把费米子粘结在一起。

  比如说,质子和中子都是由三个夸克组成的,夸克之间就是依靠玻色子结合在一起的。而原子核和电子在电磁作用下形成原子,通过光子来相互作用,光子也是一种玻色子。

  光速有多快每秒多少公里(为什么光速是将近每秒30万公里)插图2

  之后科学家创建了标准粒子模型,对自然界四种基本作用力进行了分类描述。

  科学家们发现了一个规律,粒子越小,速度就会越快,粒子的质量越大,速度就会开始变慢,动能转化成物质内在能量。

  光速有多快每秒多少公里(为什么光速是将近每秒30万公里)插图3

  而且科学家还发现,粒子99%的质量并不是由基本粒子组成的,而是来自粒子之间的相互作用。比如说,质子由三个夸克组成,但是三个夸克的质量总和只有质子质量的1%,剩下的99%都来自于夸克之间的强相互作用的束缚能。

  那么问题来了,这1%的质量又是来自哪里呢?

  著名物理学家希格斯提出了“希格斯玻色子”的观点。该观点认为,夸克的速度非常接近光速,但仍旧不会达到光速,宇宙间充满了希格斯玻色子,这种玻色子与夸克进行相互作用,进而进行减速,而这1%的质量就是因为被希格斯玻色子减速而获得的。

  光子之所以能以光速飞行,就是因为光子不会与希格斯玻色子发生作用,所以会以光速飞行。

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  事实上,任何粒子在静质量为零时都会以光速飞行,而且必须以光速飞行,但是大多数粒子都会被希格斯玻色子减速然后获得质量。

  也就是说,任何微观粒子的速度本应该都是光速,深层意义是:万物的原始形态其实都是光子,速度也都是光速。但正是由于希格斯玻色子的存在,让微观粒子减速形成了各种费米子,然后费米子又形成了各种物质,才有了如今丰富多彩的世界。这也是为什么希格斯玻色子被称为“上帝粒子”,希格斯本人也因为“上帝粒子”获得了诺贝尔奖。

  所以,光子以光速飞行,不需要任何能量,是光子本身具有的固有属性!

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