光速達到30萬公里每秒，如此快速飛行的動力是什么？:當前報道

• 2023-04-06 14:07:27 來源：宇宙探索

如果要問宇宙中有什么是絕對的？那么，在物理學當中，有一個東西是絕對的，那就是 光在真空中的速度近似等于30萬公里/秒 。那光為什么會這樣擁有這樣的速度？它的動力到底是什么呢？

【資料圖】

其實，答案很簡單，光不需要動力，基本粒子天生就擁有光速，而光沒有靜止質(zhì)量，它沒有被希格斯場所減速，而其他基本粒子因為擁有靜止質(zhì)量，因此被希格斯場所減速，所以達不到光速。那具體是咋回事呢？

質(zhì)能等價

在物理學界，即便是物理學的發(fā)展得到了前所未有的推薦。在一些基本的概念上，科學家們依然推薦得很痛苦，比如：質(zhì)量，能量和光速。伽利略曾經(jīng)就挑戰(zhàn)過光速，而且他僅僅是嘗試去測光速，卻只能以失敗而告終。

到了20世紀，有一個物理學界的天縱奇才出現(xiàn)了，他就是愛因斯坦。在他1905年發(fā)表了四篇極具開創(chuàng)性的論文，其中就包括大名鼎鼎的狹義相對論。除了狹義相對論，在當年最晚發(fā)表的一篇名為《質(zhì)能等價》的論文是補充狹義相對論的。

在這篇論文當中，愛因斯坦提出了一個大名鼎鼎的質(zhì)能方程E=mc^2，這個方程是愛因斯坦用來描述質(zhì)量和能量的關(guān)系的，其中就用到c^2，也就是光速的平方。

這個方程描述了一個等價關(guān)系，假設(shè)有個物體的質(zhì)量是m，那它所擁有的能量E就是mc^2。在推導質(zhì)能方程的過程中，愛因斯坦論述了信息、物質(zhì)、能量的極限速度是無法超越光速。如果要達到光速，那么靜止質(zhì)量只有等于0時。

后來科學家們發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦這篇文章存在著循環(huán)論證的問題。不過，在幾位物理學家和數(shù)學家的共同努力下，也最終拿出了十分嚴謹?shù)淖C明?？赡苣阋獑柫?，憑什么信息、物質(zhì)、能量的速度不能超過光速？

愛因斯坦當年只是用光速不變原理推導得到這個結(jié)果，但更深層次的原因并沒有給出解釋。不僅如此，實際上愛因斯坦也沒有解釋到底什么是質(zhì)量？不過，后來有一批物理學家一并解決了這2個問題。那具體是咋回事呢？

希格斯場

科學家實際上是基于原子結(jié)構(gòu)的研究從而解決這個問題的。我們都知道，原子都是由原子核和電子構(gòu)成的。電子無法再分，而原子核還可以繼續(xù)分為質(zhì)子和中子。其中質(zhì)子是帶正電，中子是不帶電的?？墒悄阆脒^沒有，原子核內(nèi)有那么多質(zhì)子， 不應該因為同種電荷相排斥而被彈開嗎？

其次，科學家還通過轟擊質(zhì)子和中子的實驗發(fā)現(xiàn)，質(zhì)子和中子也應該還可以再分更小的粒子。這種粒子后來被稱為 夸克 。

除此之外，原子核還存在著衰變的現(xiàn)象，比如：β衰變，一個中子衰變成一個質(zhì)子、一個電子和一個中微子。

基于這些現(xiàn)象，科學家提出，在宇宙中存在著四種基本作用力，分別是強相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和引力。其中，強相互作用把夸克束縛在質(zhì)子當中，也把質(zhì)子束縛在原子核當中，因此它們的強度要大于電磁力，衰變則是由弱相互作用引起的。

科學家利用一套叫做規(guī)范場的理論，試圖把四大相互作用統(tǒng)一起來，他們幾乎完成了強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用的統(tǒng)一。但是有一些科學家就發(fā)現(xiàn)了一個問題，這其實就是質(zhì)量問題。根據(jù)這套理論，物質(zhì)的質(zhì)量到底從哪里來呢？

科學家發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)99%的質(zhì)量來自于強相互作用把夸克束縛在質(zhì)子和中子當中的能量，我們可以通過上文提到的質(zhì)能等價計算得到。至于剩余的1%的質(zhì)量則是來自于各種基本粒子的。這聽起來其實很完美有沒有？

可問題就出在，在規(guī)范場當中，夸克和電子這類基本粒子是不應該有質(zhì)量的。其次，相互作用在規(guī)范場論當中可以看成是把某種粒子扔來扔去的結(jié)果，比如：強相互作用就是把膠子扔來扔去；而弱相互作用就是把W玻色子和Z玻色子扔來扔去；電磁力就是把光子扔來扔去。膠子和光子明明是沒有質(zhì)量的，可W玻色子和Z玻色子卻有質(zhì)量，這很是奇怪。

后來，為了解決這個問題，科學家不得不提出另外一個假設(shè)來給規(guī)范場論做補充。他們提出了希格斯機制，他們認為宇宙中遍布著一種場叫做 希格斯場 ，當粒子通過時，希格斯場會和粒子發(fā)生作用，會導致粒子減速并獲得質(zhì)量。物質(zhì)剩余的1%的質(zhì)量就是希格斯場賦予的。

但是并不是所有的粒子都會和希格斯場發(fā)生作用，如果粒子的靜止質(zhì)量是0，那么它就不會和希格斯場發(fā)生作用，那它的速度就應該是光速。光子的靜止質(zhì)量是0，所以它沒有被希格斯場減速，所以它的傳播速度是光速。

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