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光,到底是什么?它有什么特殊之处?

发布时间:2018-10-30 11:02:50  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:146

      光线维系着我们对宇宙的感知,通过光线,我们才能看到遥远的星星以及探寻存在的起源。但是“光”到底是什么呢?
    光,到底是什么?它有什么特殊之处?
      简言之,组成光线的光子,就是能量传输的最小单位。光子是基本粒子,没有严格的大小,也不能分裂,只能产生和消亡。光也有“波粒二象性”,也就是,在某种意义上,既是粒子又是波,虽然这并不是真的。
      另外,当我们说“光”的时候,一般都是指“可见光”,其实可见光只占有整个电磁频谱的极小部分,只是电磁辐射的少数典型。不同的电磁辐射拥有,十分不同的波长和频率。伽马射线的波长最短,因为其光子的能量最高。但是,多数伽马射线只有不到十皮米的波长,比氢原子小得多。为了参考方便,氢原子之于一分硬币的大小,相当于硬币之于月亮。
      可见光位于频谱的中间,波长介于400至700纳米,大概是细菌那么大。在频谱的另一端,无线电波的波长可以高达100公里,而已知最大波长,可能超过十万公里,比大得多!
      从的角度看,这些不同的电磁波都是一样的,它们都具有“波粒二象性”,也以光速“c”前进,仅仅是频率不同。
    光,到底是什么?它有什么特殊之处?
      那么,可见有什么特别之处吗?
      没有。
      只是我们的眼睛正好能感知这些频率的电磁波。不过,这也不完全是巧合,可见光是仅有的在水中容易传播的电磁波,而最早的眼睛就是在很久之前的水中进化出现的。眼睛是一项伟大的发明,因为它接收的光线,不仅会与物质反应,还会为物质所改变,所以可以帮助我们毫无延迟地了解周围的世界,这当然有利于动物的生存。
      那么,光是从哪里来的呢?
      当原子或分子由高能态转变为低能态的时候,就会发出各种频率的电磁波,电磁波就是失去的能量。从微观角度看,当原子中的一个电子,从激发态跌至低能态并散发掉其多余能量时,就会发出可见光。同样,光线也能击中电子,被电子吸收,令电子进入能量更高的状态。从宏观角度看,变化的电子能量产生一个振荡的磁场,磁场又产生一个垂直的振荡电场。两种场在空间中前进,传输能量,也传送关于诞生地的信息。
    光,到底是什么?它有什么特殊之处?
      为什么光是宇宙万物中速度最快的呢?从另一个角度问:宇宙中最快的速度有多快?
      速度最快的就是“c”,在真空中为299,792,458米每秒,每小时十亿公里。电磁辐射正好就是这么快。其实,任何零质量的粒子都只会以光速前进,没有加速过程。就是说,当光从蜡烛中出来的时候,不会从零加速到光速,产生的瞬间光就已经是光速前进。
      那么,为什么光速“c”是有限的呢?
      无人知晓。
      我们的宇宙就是这样的,我们也不知道如何回答。所以光是一种频谱的一部份,是一种像波一样的基本粒子,由两种垂直的场推进,以宇宙最高速度前进。