瞬时速度怎么求(求瞬时速度的例子)

打开手电筒,发射出来的光瞬间就能达到光速,不需要任何加速过程。你可能会很好奇,光子的速度为何如此快,到底是什么动力让光子瞬间达到光速的?

如果光子能听到你的疑问,他肯定会委屈地回答道:我也想慢下来,但实力不允许我这样做,不是我太快了,而是你太慢了,快并不是本事,只有慢下来才是高手!

为什么会这样说?

因为只有慢下来才能积累能量并稳固下来,只有慢下来才能感受到时间,经受岁月的洗礼。

说到这里,你可能一脸懵逼:能不能通俗点?你到底在说什么?

不要着急,下面就具体讲讲光的特殊性,以及光速与时间空间的关系。

简单来讲,光子描述了万事万物的本质。爱因斯坦的狭义相对论早就告诉我们,任何物体的速度都无法达到或超越光速,更严谨来说,是任何具有静质量的物体。而所有静质量为零的物体都会以光速飞行,而且必须以光速飞行,没有任何加速过程,生下来就是光速。

同时狭义相对论中的质能方程表明,质量和能量是一个事物的两个面,只是表现形式不同。能量是更本质的东西,而质量表现得更稳定。

那么,光到底是什么?它为何如此特殊,如此霸道?

这个问题一直困扰着科学界,甚至直到今天都没有给出一个完美答案。对于光究竟是粒子还是波这个问题,科学界一直争论不休。

毫不夸张地说,人类科学发展史,就是探索光本质的历史!

一开始牛顿认为光是一种粒子,这也是粒子说,不过杨氏双缝干涉实验表明光不是粒子,而是一种波,波动性开始在科学界占据主导地位。

之后麦克斯韦统一了电磁学,告诉我们光其实就是一种电磁波,震荡的电场会产生磁场,磁场也会产生电场。

不过后来爱因斯坦发现了著名的光电效应,表明光确实具有粒子特性,光的粒子说再次摆在科学家面前。

这来来回回的让科学家一头雾水,光到底是粒子还是波?这个问题让科学家们越来越苦恼,他们不知道光为何如此特殊,有时看起来是波,有时看起来是粒子。

这个问题到了量子时代终于暂时告一段落。简单讲就是,光具有波粒二象性,具有波动性,同时也具有粒子性,有时候表现为波,有时候表现了粒子。

不仅仅是光子,量子世界里的微观粒子都具有波粒二象性,比如说电子,人们一度认为电子就是实实在在的粒子,其实不然,电子同样具有波粒二象性,具有波动性。

波粒二象性,让科学家彻底打开了新世界的大门,找到了宇宙创世的底层密码。

量子力学的核心是不确定性,其实也就是波粒二象性。量子世界的所有诡异现象,本质上都是微观粒子波粒二象性的体现。

比如说量子纠缠,电子双缝干涉实验,思想实验薛定谔的猫,量子隧穿效应,都可以用微观粒子的波粒二象性诠释。

一个基本的问题:到底什么是量子?

如果一个物理量存在不可分割的最小单元,我们就称这个物理量是可量子化的,不可分割的最小单元就是量子。

举个通俗的例子,一根木棍,用一把刀不断砍,砍到最后不能再砍下去了,剩下的最小单元就是量子。

光就拥有量子性,它的最小单元就是光量子,俗称为光子。

一百多年前,人们一度认为原子是不可分割的最小单元,但如今我们知道并不是那样的,原子也是可以再分的。

那么如果把原子一直分割下去,最终会得到什么呢?

可以得到原子核和电子,然后原子核又可以分为质子中子,而质子和中子分别由三个夸克组成。三个夸克之间通过胶子传递强相互作用连接在一起。

就目前而言,夸克,电子和胶子等都是基本粒子,它们不可再分。在大型粒子对撞机实验里,科学家们发现了更多的基本粒子,进而建立了粒子标准模型。

如果把所有这些基本粒子都讲一遍,恐怕得好几天时间。这里就挑重点。

本来所有的基本粒子都应该是没有质量的,因为按照量子力学的描述,不可再分的粒子都是点状粒子,从数学上来讲都是零维度的。

但是由基本粒子构成的宇宙万物都有质量,这是这么回事呢?

简单来讲,原本没有质量的基本粒子,当发生相互作用后,就会获得能量,而能量就能体现出质量。

宇宙里充满了神奇的希格斯场,希格斯场的扰动就会形成希格斯粒子,也被称为上帝粒子,基本粒子正是与希格斯粒子发生相互作用之后,才获得了质量,相互作用越大,质量就越大。

举个通俗的例子,如果一个基本粒子是超级明星,他穿过希格斯场时,希格斯粒子就会一拥而上,把超级明星团团围住,明星就会感到很大的束缚,质量也就会越大,想要动起来的话,就需要更多的能量。

如果基本粒子只是普通人,希格斯粒子就不会太在意,他受到的束缚就比较小,行走的速度也会更快。

而光是一种特殊的基本粒子,它不会与希格斯粒子发生作用,所以,光可以用最快的速度穿越宇宙,没有任何束缚,所以也就没有质量。

基本粒子的内在属性决定了相互作用的大小,比如说色荷,电荷和角动量等属性。

所以,光之所以光速飞行,就是因为没有任何束缚,当然也没有能量来源。其他粒子包括现实中的我们之所以这么慢不能以光速飞行,就是因为有能量来源,而能量也会体现出质量!

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