小鹏机器人
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什么速度是宇宙中最快的速度?

    “小鹏,我们现在到哪了啊?怎么还没有到达火星?”小曾辉问道。

    “呵呵,我们才出发了几天呢,离火星还有很远的距离!”小鹏笑呵呵的说道,

    “我们现在才出发了5天,而我们预估到达火星需要100天的时间,也就是说,我们现在才走了20分之一的路程!”

    “啊,还有这么远啊?”小曾辉说道,

    “我觉得我们飞行的好慢啊,如果能快点就好了!”

    “不知道我们携带的食物和能源燃料够不够,那么远的距离,火星上又充满了未知,如果到时候发生什么意外,我们延误了时间回不去就麻烦了!”小曾辉担忧的说道。

    “怎么,你害怕啦?想打退堂鼓啦?”布兰妮嘲笑的问道。

    “才不是呢!我是想我爸爸妈妈,和我爷爷奶奶,我担心他们。”小曾辉嘟着嘴说道。

    “呵呵,借口!”布兰妮说道,

    “早知道叫你妈妈也一起过来,抱着你哄你睡觉好了,还没戒奶的小屁孩!”

    “说什么呢!”小曾辉生气的说道,

    “你才没有戒奶呢!”

    “呵呵,你敢说不是?”布兰妮玩笑着说道,

    “那么想抱,来,姐姐抱你好了!”

    “滚!谁要你抱了,你又不是我妈妈!”小曾辉对布兰妮做了个鬼脸说道。

    “呵呵,别说不是了,你昨晚尿床了!”布兰妮哈哈大笑说道,

    “你是想你妈妈过来半夜给你把尿!”

    “滚!你才尿床了!”小曾辉羞红了脖子说道。

    “哈哈哈。。。。。。”布兰妮捧着肚子大笑不停。

    “好了好了,别再逗小曾辉了。”小鹏劝解着说道,

    “小曾辉,你们现在先吃饭,吃完了饭我再给你继续科普知识。”

    小曾辉和布兰妮吃了机器人厨师做的热水泡面和煎牛扒。

    吃完了饭,小曾辉自由活动了一下,通过监控屏幕看了看飞船外的太空,发现外面一片漆黑,几乎什么都看不到。于是他好奇的问小鹏道:

    “小鹏,现在外面是夜晚吗?怎么什么都看不见啊?”

    “呵呵,小曾辉,这你就有所不知了。”小鹏说道,

    “其实在外太空中是没有白天和黑夜之分,永远是一片漆黑。”

    接着小鹏就给小曾辉和布兰妮科普了起来。

    太空上一般是没有白天和黑夜之分的。太空多半处于黑暗状态,只有一些发光体有亮光,例如恒星,不过每个恒星之间距离较远,在无边无际的宇宙中看起来也比较渺小,不足以支撑一整片白天的光,所以太空一般比较黑。

    人类在地球上看见的发光的星体,例如月亮、小行星、彗星等等这些多半是由于太阳光反射引起的光,而非自身散发出来的光源。

    白天和黑夜的概念是以太阳照射为依据的,太阳光照射到地球上,通过大气层的折射、衍射、反射等作用,天空亮了,所以有了白天,反之,地球自转,太阳光照射不到的一面便为黑夜。

    在太空中,由于不存在空气或者气体分子密度非常小,几乎没有阳光的折射、反射等现象发生,人们如果对着阳光,只会看到一个耀眼的光球,而其他地方一片黑暗。

    国际空间站在距离地面400公里高度轨道上绕地球飞行,大约90分钟就会绕地球一圈。原本在地球上24小时只能看一次的日出和日落,在太空绕地球运行的时候能看16次。

    太阳直射点在地球表面的南北回归线之间往复移动,它决定着昼夜的长短,同时地球的自转决定着昼夜的更替。其实说白了,地球是球型的,太阳光理论上最多只能照射到地球的半个球体,被照射到的地方自然就是白昼,并从纬度上距离太阳直射点越**均温度就会越高。

    那么如果在外太空,被地球遮挡太阳光,按照定义同样可以算作是黑夜,但如果没有任何天体遮挡,那么外太空就永远都是白昼,除非有一天太阳燃烧殆尽变成了白矮星。但是太空中的白昼和地面上的白昼有很大的区别。

    首先在地面上白天仰望天空可以看到蓝蓝的天万里无云,或者阴雨连绵乌云密布,总之是有颜色的。但是在外太空,虽然也是白天,但是除了朝着太阳去看,其它天区完全是黑色的,并且是那种非常纯粹的黑色。在我们的现象中夜空中应该布满繁星,但根据宇航员的回忆,以及在太空中拍摄的照片,是完全看不到星星存在的。

    其实主要还是因为没有大气层的干扰吸收,太阳光是非常强的,因为太阳的亮度超过了所有其他的恒星和行星,我们的眼睛其实和相机一样,为了适应这样的光亮强度,感光灵敏度会降到最低,那些微弱的星光自然就看不见了。

    一般我们看见国际空间站拍摄到的漫天星辰照片,都是当空间站飞行到地球的阴影来拍摄,并且曝光时间要足够长才能捕捉到足够的星光。这点跟在月球上拍摄照片类似,很多人说出了地球或者在月球上仰望星空就看不到星星了,认为星空是高级文明给我们设定的幕布。

    太空是很神奇的地方,虽然看起来阳光很足,但如果是背对着阳光,实际上是非常寒冷的,因为热的传播有三种:热传导、热辐射和热对流,但是太空中接近于绝对真空,没有介质存在。最后热的传递只能靠热辐射,因此在没有光照的时候,温度会非常低,但是有光照的时候温度会非常高。

    这样的环境对于探测器是一种严峻的考验,例如有航天员在外太空执行任务的时候,曾听见不明的敲击声音。很多吃瓜小伙伴认为是“外星人在敲窗”,当然这是玩笑话,实际上可能的原因就是探测器在绕地球运行的时候短时间内会经历高温和低温的极致环境,最终热胀冷缩产生声音。

    地球上生物的生物钟实际上跟地球的自转、公转产生的昼夜交替季节更替都有很大的关联性,但如果未来某一天人类进入太空进行星际航行,那个时候没有了昼夜交替的概念,也没有了一年四季的概念,向外望去就是无尽的星空,是真的会从生理和心理上对我们施加影响。

    “哦,我明白了,原来布兰妮姐姐和我开玩笑,是为了调节气氛,防止我们因为离开了地球人体生物钟发生变化,而导致产生心理情绪抑郁啊!”小曾辉恍然大悟的说道,

    “我还以为我真的尿床了呢!”

    “呵呵,你明白就好!”布兰妮开心的说道。

    “不过,小曾辉,你确实是真的尿床了,是我帮你换的裤子!”小鹏一本正经的说道。

    小曾辉:“。。。。。。”

    “哈哈哈。。。。。。”布兰妮肚子都快笑抽了。

    “小鹏!”小曾辉羞的脖子都红了,非常不满的说道,

    “这个事情是不能当众说出来的!”

    “为什么啊?”小鹏非常不解的问道,

    “尿床又没有犯法!”

    “可是会让我很没有面子啊!”小曾辉气岔岔的说道,

    “难道机器人就可以没有一点点情商吗?”

    。。。。。

    “我们的飞船还能开快点吗?”小曾辉问道,

    “我感觉我们太慢了!”

    “哦,这已经是我们最快的安全速度了!”小鹏说道。

    “难道我们就不能制造出速度更快的飞船来吗?”小曾辉问道,

    “比如说,我们几个小时之内就可以从地球到达火星!”

    “哦,天啊!”小鹏惊叫着说道,

    “小曾辉,你是不是对速度没有什么概念啊?你知道目前宇宙中最快的速度是什么吗?”

    “不知道,是什么?”小曾辉问道。

    “是光速!光的速度可达到30万km/s!”小鹏说道,

    “目前宇宙中还没有发现任何物体能超过光的速度,别说超过,就是无限接近都不可能!”

    “下面我给你科普一下光速的知识吧!”

    光速是我们已知的宇宙中最快的速度。它是自然界的一个基本常数,在宇宙的运行方式中起着至关重要的作用。为什么光速如此重要,为什么它是宇宙中的极限速度?

    让我们从我们对光的了解开始。光是一种电磁辐射,这意味着它是一种以波浪形式传播的能量形式。这些波同时具有电和磁成分,它们以大约每秒299,792,458米的恒定速度在空间中移动,我们称之为光速。这意味着光从地球传播到月球只需要一秒多一点的时间,而从太阳传播到地球大约需要八分钟。

    光速最令人惊奇的事情之一是它是宇宙的极限速度。没有什么能比光速传播得更快,这对物质和能量的行为具有重要意义。当一个物体接近光速时,它的质量会增加,加速它所需的能量也会呈指数增长。这意味着任何有质量的物体都不可能以光速或更快的速度行进。

    最著名的例子之一是爱因斯坦的相对论。根据这个理论,当物体接近光速时,它的质量会增加,并且需要越来越多的能量才能继续加速。在光速下,物体的质量将变得无穷大,并且需要无穷大的能量才能进一步加速。

    这意味着任何东西都不可能以超过光速的速度传播。即使我们能够制造出能够以99.9%的光速飞行的宇宙飞船,我们也永远无法达到光速本身。

    但为什么光速是极限速度呢?要回答这个问题,我们需要看看空间和时间的本质。

    20世纪初,爱因斯坦发展了一种新的引力理论,即广义相对论。根据这一理论,空间和时间是紧密相连的,它们形成了一个称为时空的四维结构。广义相对论的一个关键预测是,大质量物体会扭曲它们周围的时空。这种扭曲导致其他物体沿着巨大物体周围的弯曲路径移动,就像放在蹦床上的保龄球如何扭曲表面并导致其他物体向它滚动一样。这个理论证明了光速是极限速度。

    光速在该理论中起着至关重要的作用,因为它是唯一在所有参考系中保持恒定的速度。无论观察者移动多快,他们测量的光速总是相同的。这意味着光速是时空本身的基本属性,宇宙中的任何事物都无法超过它。

    结论

    光速是宇宙中最快的速度,因为它是与时空性质密切相关的绝对速度极限。虽然宇宙中存在速度限制似乎很奇怪,但它是自然界的一个基本属性,已被无数实验和观察所证实。随着我们继续探索宇宙,我们无疑会发现更多关于时空的本质以及光速在塑造宇宙中所起的作用。

    更详细的说,我们还要科普一下关于光的知识。

    光是一个物理学名词,其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光,是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道,电子就会进行加速运动,并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位,从激发态到达稳定态,电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道,并且以波的形式释放能量。

    研究背景

    光的研究历史和力学一样,在古希腊时代就受到注意,光的反射定律早在欧几里得时代已经闻名,但在自然科学与宗教分离开之前,人类对于光的本质的理解几乎再没有进步,只是停留在对光的传播、运用等形式上的理解层面。(另,历史告诉我们,古华国早在战国初期,墨学创始人墨子便发现了光的反射定律,建立了中国的光学体系。)十七世纪,对这个问题已经开始存在波动学说和粒子学说两种声音。

    1925年,法国物理学家德布罗意又提出所有物质都具有波粒二象性的理论,即认为所有的物体都既是波又是粒子,随后德国著名物理学家普朗克等数位科学家建立了量子物理学说,将人类对物质属性的理解完全展拓了。综上所述,光的本质应该认为是光子,它具有波粒二象性。但这里的波的含义并不是如声波、水波那样的机械波,而是一种统计意义上的波,也就是说大量光子的行为所体现的波的性质。同时光具有动态质量,根据爱因斯坦质能方程可算出其质量。

    光的概念

    光是一个物理学名词,其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光,是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道,电子就会进行加速运动,并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位,从激发态到达稳定态,电子就不动了。否则电子会再次跃迁回之前的轨道,并且以波的形式释放能量。

    光的特征

    光同时具备以下四个重要特征:

    1、在几何光学中,光以直线传播。笔直的光柱和太阳光线都说明了这一点。

    2、在波动光学中,光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样,不同波长的光呈现不同的颜色。

    3、光速极快。在真空中为299792458≈3×108m/s,在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中,譬如在水中或玻璃中,传播速度还要慢些。

    4、在量子光学中,光的能量是量子化的,构成光的量子(基本微粒),我们称其为光量子,简称光子,因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。

    光的传播规律

    光在同种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、日食和月食还有影子的形成都证明了这一事实。

    撇开光的波动本性,以光的直线传播为基础,研究光在介质中的传播及物体成像规律的学科,称为几何光学。在几何光学中,以一条有箭头的几何线代表光的传播方向,叫做光线[1]。几何光学把物体看作无数物点的组合(在近似情况下,也可用物点表示物体),由物点发出的光束,看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传递方向。

    几何光学中光的传播规律有三:

    (1)光的直线传播规律已如上述。大地测量也是以此为依据的。

    (2)光的独立传播规律。两束光在传播过程中相遇时互不干扰,仍按各自途径继续传播,当两束光会聚同一点时,在该点上的光能量是简单相加的。

    (3)光的反射和折射定律。

    光传播途中遇到两种不同介质的分界面时,一部分反射,一部分折射。

    反射光线遵循反射定律,折射光线遵循折射定律。

    光的散射、反射与吸收

    散射

    根据科学家的测定,蓝色光和紫色光的波长比较短,相当于小波浪;橙色光和红色光的波长比较长,相当于大波浪。当遇到空气中障碍物的时候,蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍,便被散射得到处都是,布满整个天空,就是这样被散射成了蓝色。这是130年前诺贝尔奖获得者瑞利发现的。当太阳落山时的傍晚,天空不显现蓝色而显现红色,正在下落的太阳变成暗红色,也是一样的道理。原来在傍晚温度下降,湿度增加,颗粒物浓度升高,光遇到的更多的微粒,使得阳光中的紫色和蓝色的部分看不见了,仅留下一点点颗粒物吸收的橙红色光线经再次辐射而形成的光线,因而出现红色或暗红色。

    反射

    太阳光在照射地球过程中,一部分辐射被大气层反射,一部分被陆地、水面等反射,还有一部分被冰雪反射。为什么地球赤道如此炎热,而南北两极如此寒冷?从太阳照射间距离和角度分析,其吸收的热能不可能相差如此之大。主要是地磁场的作用引起的,由于两极地磁场磁力线非常密集,说明其磁场比较大,磁力线是直线的,光进入磁场中沿磁力线传播,难以交叉碰撞,反射非常强烈,产生热非常少。加上两极人类活动少,排放的固体颗粒物少,空气中其他气体分子少,光辐射气体、固体或液体进行散射也少,因此,其温度非常低,最终出现寒极。

    吸收

    电磁辐射与物质的作用本质是物质吸收光能后发生跃迁。跃迁是指物质吸收光能后自身能量的改变,因这种改变是量子化的,故称为跃迁。不同波长的光,能量不同,跃迁形式也不同,因此有不同的光谱分析法。

    光的效应

    一、光电效应

    当紫外线照射到金属的表面时,金属内部的自由电子会逸出金属表面,这种紫外线的光致电子发射构成了紫外线光电效应的一部分。紫外线的光电效应是光能转换为电能的一种方式。光电效应分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。紫外线照射能产生光电效应的材料除了金属、半导体外,还有某些气体和一些化学物质,人与动植物被照射后也能产生光电效应。

    二、光化学效应

    紫外线照射某些物质时能产生光化学反应。波长在200~400纳米的紫外线所具有的能量(3~6eV)正是许多物质(化学键能也在3~6eV的范围内)吸收后产生光化学反应所需的能量。尤其是短波紫外线的光子能量较大,对光化学反应特别有效,能直接引起一些物质的化合和分解。

    三、声光效应

    介质中存在弹性应力或应变时,介质的光学性质(折射率)将发生变化,这就是弹光效应。当超声波在介质中传播时,由于超声波是一种弹性波,将引起介质的疏密交替变化,或者说引起弹性形变,由于弹光效应,将导致介质光学性质发生变化,从而影响光在其中的传播特性。通常把超声波引起的弹光效应叫声光效应。

    光的应用

    光在能源(清洁能源)、电子(电脑、电视、投影仪等)、通信(光纤)、医疗保健(γ光刀、光波房、光波发汗房、X光机)等方面有广泛的应用。

    相关概念

    光源

    正在发光的物体叫光源,正在这个条件必须具备,光源可以是天然的或人造的。物理学上指能发出一定波长范围的电磁波(包括可见光与紫外线、红外线、X射线等不可见光)的物体。

    光源主要可以分为三类。

    第一类是热效应产生的光。太阳光就是很好的例子,因为周围环境比太阳温度低,为了达到热平衡,太阳会一直以电磁波的形式释放能量,直到周围的温度和它一样。

    第二类是原子跃迁发光。荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光。此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的特征谱线。科学家经常利用这个原理鉴别元素种类。

    第三类是物质内部带电粒子加速运动时所产生的光。譬如,同步加速器工作时发出的同步辐射光,同时携带有强大的能量。

    另外,原子炉(核反应堆)发出的淡蓝色微光(切伦科夫辐射)也属于这种。

    光子

    根据量子场论(或者量子电动力学),光子是电磁场量子化之后的直接结果。光的粒子性揭示了电磁场作为一种物质,是与分子、原子等实物粒子一样,有其内在的基本结构(组成粒子)的。而在经典的电动力学理论中,是没有光子这个概念的。量子物理学中,光子是电磁场的微观组成单元,电磁场是大量光子的累积效应。就如同地球水份分布是大量水分子的累积效应。

    光速

    通常指电磁波(包括光波)在真空中传播的速率,常用c表示。实验测得各种波长的电磁波在真空中的速度是一常数,其值为c=2.99792458×108米/秒[3]。

    超光速

    超光速会成为一个讨论题目,源自于相对论中对于局域物体不可超过真空中光速c的推论限制,光速成为许多场合下速率的上限值。在此之前的牛顿力学并未对超光速的速度作出限制。而在相对论中,运动速度和物体的其它性质密切相关,速度低于(真空中)光速的物体如果要加速达到光速,其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量,而且它所感受到的时间流逝甚至会停止,所以理论上来说达到或超过光速是不可能的。

    但这一理论并非神圣不可侵犯,自1955年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象,多个实验显示超光速是可能的。物体要到光速需要无限能量,而在平行空间下无法超光速。现已有科学家提出设想,将物体前方的空间压缩,将物体后方的空间扩大来超过光速。只是需要巨大的能量,现有科技也无法做到。

    网上有篇文章说的比较详细,科普性也比较强,我们可以鉴读一下。(如下)

    光是宇宙虚实联动的现象。虚——空间微观结构;实——物质粒子。

    1.光的认知

    光,是宇宙中最普遍、最主要的能量和信息传播方式。当今主流学术认为光是电磁波中人眼可见的波段部分,即可见光。

    广义上的光也包涵人可见光以外的电磁波谱。很多野生动物的“可见光谱”要大于人类。

    光在同种均匀介质中沿直线传播。

    地球上生命所需要的主要能量来源于离我们最近的恒星——太阳之光。自然界除了阳光之外还有火光,人类自掌握了火的使用之后,便踏上了进化的快车道。自古以来人类一直在探索光的奥秘——光源、光线、光与热、光色、亮度、光的反射、光的折射、小孔成像与光的衍射、光的干涉等。

    宗教认为神创造了光,科学界描述光是由自然界光源发出的。

    到了近代,人们把光和电磁波联系了起来,在电磁波图谱中“可见光”光谱只占很小的一段。在这个体系中,按照波长从小到大排列其成员分别为:超玄波、伽马射线、X射线、紫外线、可见光(紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光)、红外线、微波、短波、中波、长波、越长波等。

    光——电磁波在宇宙空间传播的速度,人们称之为光速。由于光或电磁波的波长不等,因此各种波段的电磁波的振荡频率也就不一样:波长越小、频率越快,光或电磁波承载的能量就越强,反之亦然。

    光或电磁波的产生,源自光源粒子的振荡:伽马射线源自原子核内粒子的振荡;紫外线、X射线源自电子的振荡;之后的分别源自原子、分子、电路电磁场、工具的振荡等。

    超玄波源自宇宙之初粒子、或者源自奇点,它频率极高、波长很短、衰减迅速,人们难以探寻到。

    2.光的探索

    如今,人们通过多年的探索,得出了光具有“波、粒二象性”的结论。

    人们探索光的本质由来已久。古代人们逐步发现了光的直线传播、光的反射、光的折射等现象,由此人类发明了镜子、透镜、灯塔等工具。

    最早提出光的“波、粒”假说的是法国科学家笛卡尔。关于光的本性问题,笛卡儿在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说:一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质;另一种假说认为光是一种以“乙太“为媒质的压力波。

    随着时间的推移人们又发现了光的衍射现象。最初的发现是在树荫下乘凉的时候,人们发现从树冠不规则的缝隙当中照射到地面阳光,变成了圆的形状;中国先秦时期的黑子发现了小孔成像的现象。

    真正提出光的衍射概念的是义大利科学家——格里马第。他通过观测放在光束中的小棍子的影子,首先发现了光的衍射现象,据此他推想光可能是与水波类似的一种流体。格里马第第一个提出了“光的衍射“这一概念,是光的波动学说最早的宣导者。后来英国科学家波义耳又发现了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹,这一发现与格里马第的说法有不谋而合之处,为后来的研究奠定了基础。

    不久后,英国物理学家胡克重复了格里马第的试验,通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是乙太中的一种纵向波“的假说。根据这一假说,胡克认为光的颜色是由其自身频率决定的。而今,学界发现“光是一种横波”。

    十七世纪牛顿通过棱镜试验,发现白光是由七色光组成的,由此牛顿提出了光的粒子学说。1672年,牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实验:让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上,在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。他认为,光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。在这篇论文里他用微粒说阐述了光的颜色理论。

    由此,波动说与粒子说的争论由“光的颜色“这根导火索引燃了,胡克与牛顿之间展开了长时间激烈的争论。

    后来,荷兰科学家惠更斯进一步完善了光的波动理论,但仍然认为光是一种纵波。

    在随后的岁月里,光的波动理论与光的粒子理论展开了旷日持久的论战,牛顿的威望使得光的粒子说一时成为了学界权威理论。

    1801年,英国著名物理学家汤玛斯·杨进行了著名的“杨氏双缝干涉”实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象,从而有力地证明了光是一种波。此时,光的波动说似乎占据了主导。

    1819年底,法国科学家非涅耳与阿拉戈一道建立了光波的横向传播理论,光的波动说再次占据了上风。

    1887年,德国科学家赫兹发现了光电效应,光的粒子性再一次被证明!——光的粒子学说重新占据上风高地。

    直到二十世纪初,普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说。

    1905年3月,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文。他认为:对于时间的平均值,光表现为波动性;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性相统一的理论,即波粒二象性。随后,这一理论得到了学术界的广泛认可。

    1921年,爱因斯坦因为“光的波粒二象性“这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。

    到此,似乎“光的波、粒二象性”统一了“学界江湖”,但并没有揭示出光的本质。

    3.光的本质新理论

    光的波动说与微粒说的争论从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始,到二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。最后为“波、粒二象性”理论所统一。

    波、粒二象性理论创立已经一百多年了,然而时至今日“波、粒二象性”也只是一种“笼统”的说法,并没有阐释出光现象的本原。双缝干涉、量子坍缩、量子纠缠、超距作用等现象如同朵朵乌云,使人们的探索进入了新的迷茫。(为此作者在《环球物理》发表了《两朵乌云与漫天乌云》一文。)

    《时空圣道》的问世,为光奥秘的探索带来了新的突破!

    《时空圣道》一书从本质上阐释出了光的奥秘!

    《时空圣道》——揭开人类认知宇宙新篇章:

    光在眼中、波在空间!光具有“波、粒”二象性,从微观上讲其它物质粒子也都具有“波、粒”象性。

    光具有“波、粒”象征,这是宇宙中的真相,那么光及光的波、粒二象征的本质是什么呢?

    《时空圣道》认为:玄虚纠缠、宇宙开端!

    宇宙由空间(虚子)和“浸没”其中的物质粒子(构物子)构成。粒子与虚子纠缠的状态不同演化出了各种能量状态的粒子,进而演化出各种物质粒子。

    人们在地球之上所看到的阳光,主要来自太阳的光球层。光球层发光粒子的振荡是阳光中可见光的主要来源。

    那么,太阳光是如何传播到地球上观察者眼中的呢?

    宇宙中的物质粒子,就如同串在一张网上的珠子,这张“网”由“虚子(H)”构成,构成物质的粒子称之为“实子(S)”。实子的本源是宇宙太初粒子——玄子(X)。

    ——实子与空间虚子的纠缠,是物质粒子质量的渊源;实子与实子通过虚子的纠缠是物质与诸作用力的渊源;虚子与虚子的“结网”是宇宙空间的本原;物质粒子的状态差异是能量的本原……

    太阳光球层发光物质受到能量的激发而产生振荡,由于粒子都是“浸没在空间虚子海洋”中的,因此这种振荡便由虚子向周围以能量波的形式传播开来。光的传播速度是c,光速的实质是传播介质振荡传播的速度,并非是光子旅行的速度。在光的传播过程中,光子并没有参与长途旅行,光子只是在光的两端参与谐振。光子的本质是物质粒子受光波激发后的谐振状态。

    当这些能量波遇到物质粒子之后,就会产生谐振与能量、信息再现。这就是月光的本原;也是阳光下地球天空明亮、蔚蓝的原因——空气分子的谐振与能量再现。

    无论阳光、灯光、地表上其它物体的反射光遇到人的眼睛后,就会引起眼睛物质中光子的谐振,进而人就会感受到其能量与信息。

    因此,“波在空中、粒在物(眼)中”是光的“波、粒二象性”的真实写照!我们感知到的阳光是我们眼中及周围物质的光子,并非是从太阳历经八分钟飞过来的光子。

    由于在光的传播过程中光子并没有在宇宙空间旅行,虽然宇宙中星光无限多,而太空背景却是黑暗的;这也是光能与信息得以在宇宙空间长途传播的原因。

    在此理论下,量子坍缩、量子叠加现象及量子的超距作用等一系列问题也可迎刃而解。

    光是宇宙间虚实联动的结果,如同水波的传播,水分子并不需要随波旅行。

    空间虚子结构将光源振荡向周围传播的速度就是光速。

    光速为何是C?是因为空间虚子有微弱的质量效应。如果空间虚子没有微弱质量效应,光将会极速、瞬间穿越整个宇宙空间,那宇宙将会重返或始终处于混沌之中。

    此文曾在米国《新闻报》之天文科学栏目发表,有兴趣的朋友可以在网上查阅。

    以下是一些更多的拓展资料。

    在日常生活中,我们常常会看到很多高温的物质会发光,比如:火焰。那这是不是就意味着物体到达一定温度后都会发光?事实其实并非如此,宇宙中的万物都能会发光,只是我们看不到罢了。关于这个问题,其实我们要先搞清楚什么是光?

    光的本质

    早在1666年,牛顿就最先利用三菱镜进行分光实验,观察到了光的色散。把一束白光分解成了彩色光谱。

    后来,牛顿完成了一部巨著《光学》。这部《光学》也成为了光学领域的奠基之作。牛顿提出了一个观念:光是一种粒子。

    几乎在同一时期,学术界还有一位大神提出了完全不同的看法,他就是惠更斯,他认为光是一种波。在那个时期,牛顿是学术圈毋庸置疑的霸主。因此,光的粒子说占据了主导。

    后来,经过一群电磁学领域的科学家的努力,尤其是麦克斯韦,光的波动说占据了主导。麦克斯韦提出麦克斯韦方程,统一了电和磁,还预言了电磁波的存在。同时,他还提出光就是电磁波。

    牛顿的分光实验中,看到的彩色光谱就是可见光光谱,是电磁波光谱的一部分。也就是说,其实还存在着许多我们看不到的“光(电磁波)”,肉眼能看到的光只是整个电磁波光谱中的一小部分。这件事告诉我们一个道理:眼见并不一定为实。

    现在的天文观测设备就不仅仅局限在可见光波段,还会涉及很多其他的波段。比如:

    哈勃空间望远镜主要就是覆盖:可见光和近紫外波段;

    斯皮策空间望远镜主要就是覆盖:红外波段;

    钱德拉X射线天文台主要就是覆盖:软X射线波段;

    康普顿伽玛射线天文台主要就是覆盖:伽玛射线波段和硬X射线波段。

    随着20世纪量子力学的发展,对于“光的本质”的探究也进入到了全新的阶段。如今我们知道,光具有波粒二象性。也就是说,光具有粒子性,也具有波动性,牛顿的粒子说是对的,麦克斯韦的波动说也是对的。

    光的由来

    了解了上文内容,我们就很容易发现一个问题,可能有些物体也在发光,只是因为发出的不是在可见光波段内,所以我们看不到。我们举几个例子。

    我们每个人时时刻刻都在发光,只不过人体发出的光在红外波段,因此,肉眼是看不到的。

    除此之外,许多天体发出的光也不在可见光波段。甚至很多天体发的光要比我们看到的不一样一些。就拿太阳来说,我们平时看到太阳是黄色的。

    但实际上,太阳的光谱峰值位于蓝绿色之间。因为我们肉眼的误差,我们看不到太阳发出的绿色,因此,实际上太阳应该是绿色的。不过,据说在这世界上有极其少的人因为基因突变,可以看到绿色的太阳。

    所以,这再一次印证了“眼见并不一定为实”。那光到底是如何产生的呢?

    科学家发现,凡是高于绝对零度的物体,都会向外辐射光(电磁波)。这也是为什么人体也会发光的原因。那具体是如何发光的呢?

    我们都知道,万物都是由原子构成的。原子内有电子和原子核。电子在原子核外围呈现概率云分布。

    当电子从高能量状态转变到低能量状态时,这时候电子就会损失能量,这部分能量就会以光的形式释放出来。因此,想要物体不发光,除非电子都要处于最低能量状态,这其实就需要物体处于绝对零度状态。可是按照热力学第三定律,物质是没有可能达到绝对零度的。

    也就是说,无论物体处于什么情况,都会向外辐射光,而不是当物体温度很高时才会辐射光。

    除了电子能级变化会产生光,其实原子核如果发生了衰变,裂变或者核聚变,也会向外辐射光子。氢弹就是利用核聚变反应向外辐射大量的能量。

    总结

    光具有波粒二象性,既是粒子,又是电磁波。肉眼可以看到的光属于可见光,是电磁波的一部分。凡是高于绝对零度的物体都会发出光,只是大多数光不在可见光波段,所以我们看不到。根据热力学第三定律,物质不可能达到绝对零度,因此,宇宙中的万物都会辐射光。光主要来源于两种形式:电子从高能量状态转化成低能量状态会辐射光,其次原子核的衰变,核聚变,核裂变也会产生光。

    光从何而来?

    你可能知道能量不可能凭空而来,必须有什么东西来塑造它。宇宙中蕴含着巨大的能量,没有任何过程可以简单地创造或摧毁能量——它只会将能量的一部分变成另一部分。

    这被称为能量守恒定律。由于光是能量过程的一部分,因此该定律也适用于光。

    那么光是从哪里来的呢?是什么造就了它?

    事实证明,一切都发生在原子内部。

    原子是构成所有物质的微小粒子。在传统形式中,原子类似于太阳系——中心是一个质子,电子围绕旋转。

    原子如何产生光

    原子如何产生光

    想象一下,原子内部的电子是坐在虚拟梯子上的萤火虫。当一个原子出于某种原因开始吸收能量时,它的萤火虫开始爬楼梯到更高的台阶。但是楼梯并不像我们希望的那么稳定,当顶部的萤火虫摆动时,它可以落回之前的位置。同时,它返回它吸收的能量-发出量子光。

    光的工作原理

    一旦你了解了原子如何吸收和释放能量,光的科学就有了有趣的新意义。例如,想想镜子。当你照镜子,看到你的倒影时,到底发生了什么?光线落在你的脸上,反射在镜子里。在镜子内部,银(或其他金属)原子捕获入射光能并被激发。这使得它们不稳定,所以它们会喷射出新的光子,这些光子从镜子返回给你。

    或太阳能电池板(将阳光转化为电能的平板)。你有没有想过为什么他们总是黑色的?即使在明亮的阳光下?这是因为它们几乎吸收了所有落在它们身上的光。

    如果太阳能电池板中的能量没有被反射,它会去哪里?细胞中的硅原子捕获阳光的能量,而不是产生新的光子,由于所谓的光电效应,开始产生电流。换句话说,入射的太阳能被转化为电能,而不是光。

    结论

    科学与其他学科不同。它不像历史或艺术,道德和伦理。这是一种完全不同的理解和理解世界的方式。当我们研究光的科学时,我们意识到我们已经把世界的一部分翻了个底朝天。我们从内到外看世界,以完全不同的方式看待事物,并第一次理解为什么这一切都有意义。

    有人问世界上的一切都是由物质组成的,那么打开一个手电筒,它发出的光照到地上照向太空为什么差别那么大?照到地上的光会被完全阻挡,照向太空的却能无限奔跑,这是为什么呢?

    可能有人会说,照到地面就是被东西挡住了,这有什么奇怪的?但是你知道物体为什么会挡住光线?玻璃却是透明的呢?你知道在这一过程量子的世界里发生了什么吗?

    光的速度是非常快的,每秒30万公里,但是光子非常小,质量也非常微小,科学家甚至认为光子如果不运动的话都是没有质量的,那么当手电筒的光照到物体或者地面上时,在微观的层面,实际上是光子撞击到了原子,当光子撞击到原子上时,由于原子核中的质子和中子的质量比较大,所以光子对它们无可奈何,就作为能量被质子和中子轻松吸收,并不会发生大的变化,除非光子非常非常多,比如激光发出的光就能摧毁物体,就是因为它发出的光子太多了,但是手电筒发出的光远远达不到这种程度。

    但是,当手电筒发出的光的光子打到围绕原子核运行的电子上时,却能加速电子的运动,因为电子的质量非常小,据说只有质子的万分之三,但是仍然比光子大得多,所以光子打到电子上时能加速电子的运动,但是并不能把它打出去,这时被加速的电子就会从低能级的内层轨道跃迁到高能级的外层轨道,于是原子的状态变得活跃和不稳定,这就是阳光下的物体比不在阳光下的物体感觉热的原因,同时这也是一些物品或药品不能直接在阳光下照射的原因,因为光子的照射会在微观的层面改变物品或药品的状态,加速其变质的速度,或者引发物理和化学方面的变化。

    所以,当光子打到物体上时,微观层面发生的事,就是一部分光子被原子核和电子直接吸收了,也有一部分会被发射出去,然后被释放的光子又会撞击其它物体,再次减少其数量和能量,光子的衰减大体就是这样一个循环渐变的过程,所以照射的地面和物体上的光会立即消失。但是并不是所有的物体中的分子和原子都会吸收所有的光线,比如玻璃等,其实不透明的物质能吸收光线,是因为这类物质的分子的电子的激发能比较低,恰好在可见光范围内,这类分子里往往有苯环、苯醌、联苯胺或其它共轭体系的结构,这种结构可以降低电子的激发能,使电子容易发生跃迁而吸收光子的能量。这样光线就被吸收了,所以表现出了不透明,但是玻璃的二氧化硅结构里即没有自由电子,又没有容易激发的电子,其结构又很紧密,所以光线能很轻松的穿过它,因此玻璃是透明的!

    我们再说一下手电筒的光照射到太空会发生什么,因为太空中的环境接近于真空,光子前进的路上,受到的阻挡很少,平均数立方米才会有一个原子,所以光线会一直奔跑下去,这也是我们之所以能看到几十上百亿光年外的发光物体的原因,那都是它们几十上百亿年前发出的光,它们现在的样子早已不是当初的样子,有的或已经消失,就像关掉的手电筒一样。

    不过手电筒的光线还是很弱的,它发出的光子数量并不多,当它的光子被太空中的物质完全吸收后,它的奔跑也就结束了,但即便如此,只要它的光能强到穿出大气层,那么它的光仍然能在太空跑出很远,如果有一架足够好的望远镜在一光年的距离上等着它,那么在手电筒关闭一年之后或能看到它发出的光。

    我们总在教科书上看到这句话“光沿直线传播”这句话,在生活中,我们打开手电筒照亮前方的路,也总能发现手电筒发射出的光是笔直射向前方的,理论和现实似乎是合在一块了。但事实上,光并不是一直沿着直线,光也会转弯。

    一、“光沿直线传播”是有条件的。

    我的意思并不是说这句话是假的,而是“光沿直线传播”是理想状态下的表现,只有在均匀介质中,光才是沿着直线传播的。因为在万有引力的作用下,光在传播过程中会发生弯曲,而这个发现早在爱因斯坦的相对论之前,就已经被证实当光穿过某些大质量天体时会被引力所吸引,从而出现弯曲和转向的情况。

    二、手电筒的光呈直线是有原因的。

    手电筒发射出的光,是由电力驱动光子向前发射,从而出现一道光柱,但由于能量有限,所以这些光子射出一定距离后就会停止,由于射出的距离有限,并且处在空气这个均匀介质中,受到万有引力的影响非常小,所以仍会呈现直线,这就是为什么我们在生活中总是看到光呈直线的主要原因。

    三、光其实是会转弯的。

    光是由光子组成的,而光子是没有质量的。那么问题来了,万有引力只会对有质量的物质产生影响,那么为什么还说光会转弯呢?答案很简单,因为虽然光子没有质量,但光子传播的介质是有质量的,光的传播方向会随着空间的改变而改变。举一个例子,在一张平铺的纸上画上一条直线,此时直线是跟随纸张而呈现直线的,但如果你将纸折起来,那么直线也会变为曲线,光的传播就是这个道理。虽然理论上光是沿直线传播,但在实际中,光的传播并不一定沿着直线,而是会随传播介质发生弯曲而改变方向的,所以光也会转弯,比如光纤线,就是生活中很好的例子,认为改变光的传播介质,让光可以转弯。

    光是金属态氢离子的“磁力矩”切割磁力线释放的电磁波——能量。

    电磁波的传播离不开金属态氢离子“磁力矩”的共振。

    宇宙射线(太阳初级射线)切割磁力线产生金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时释放电磁波。由于宇宙射线在不断运动,所以光在不停前进。

    正是宇宙射线不停的产生金属态氢离子,通讯才正常进行;但是金属态氢离子产生链式反应时,通讯会受到破坏。

    (热核反应的本质是金属态氢离子的聚合反应,质量守恒;链式反应是冲击波层流里金属态氢离子聚合的新元素再次裂解为金属态氢离子形成了连续的爆炸。)

    光子是有能量的。咱们把光叫做一批光子吧,毕竟光是有粒子性的。第一个光子一出来,后面的光子也想出来,后面的就把先出来的那个光子使劲往前推,前面那个光子就会被推的浑身乱颤,这就是光的波动性。所以,光子不断地一个一个出来,就把前面的光子往前推,川流不息,它们想停也停不下来,因为有后面的使劲在推。这个有点像长江后浪推前浪,不过先出来的光子不会像长江前浪那样被后浪拍死在沙滩上,而是没命地往前跑,一秒钟能跑出去三十万公里。他们一边跑还一边来回拐弯,想躲后面的光子,可是根本就躲不掉。这样来回拐弯就变成了光波,光的波动性就是这么来的。你要是拿个板子把这些光子强行挡住不让他们跑,会发生什么?那板子后面就黑了呗!可是那些光子可不是白白就让你挡住的,它们撞击在那块板子上就会把自身的能量发泄到这块板子上,让它发热。你要是把大量的光子聚集在一起,让它们撞击板子的一个很小的面积上,就可以很明显地观察到这种发热,会把木板点燃。现在有人用特殊材料(非晶硅半导体)做成板子放在阳光下,成心让太阳来的光子撞击,这回不是仅仅发热了,还能发出电来呐!神奇吧?怎么样,我这套理论能说明问题吗?

    也不一定沿着直线传播,引力过大是可以弯曲的,比如黑洞,且光在人眼所看到的都是光的反射,其实所以东西都是沿直线进行的,主要是引力加外力才可以干扰方向。

    “原来关于光和光速还涉及到这么多丰富的知识啊!”小曾辉感慨的说道,

    “我要成为一个追光的少年!”