若是要问宇宙中有什么是绝对的?那么,在物理学傍边,有一个工具是绝对的,那就是光在真空中的速度近似等于30万公里/秒。那光为什么会这样拥有这样的速度?它的动力到底是什么呢?
其实,谜底很简单,光不需要动力,根基粒子生成就拥有光速,而光没有静止质量,它没有被希格斯场合减速,而其他根基粒子因为拥有静止质量,是以被希格斯场合减速,所以达不到光速。那具体是咋回事呢?
质能等价
在物理学界,即即是物理学的成长获得了前所未有的保举。在一些根基的概念上,科学家们依然保举得很疾苦,好比:质量,能量和光速。伽利略曾经就挑战过光速,并且他仅仅是测验考试去测光速,却只能以掉败而了结。
到了20宿世纪,有一个物理学界的天纵奇才呈现了,他就是爱因斯坦。在他1905年颁发了四篇极具开创性的论文,此中就包罗赫赫有名的狭义相对论。除了狭义相对论,在昔时最晚颁发的一篇名为《质能等价》的论文是弥补狭义相对论的。
在这篇论文傍边,爱因斯坦提出了一个赫赫有名的质能方程E=mc^2,这个方程是爱因斯坦用来描述质量和能量的关系的,此中就用到c^2,也就是光速的平方。
这个方程描述了一个等价关系,假设有个物体的质量是m,那它所拥有的能量E就是mc^2。在推导质能方程的过程中,爱因斯坦阐述了信息、物质、能量的极限速度是无法超越光速。若是要达到光速,那么静止质量只有等于0时。
后来科学家们发现,爱因斯坦这篇文章存在着轮回论证的问题。不外,在几位物理学家和数学家的配合尽力下,也最终拿出了十分严谨的证实。可能您要问了,凭什么信息、物质、能量的速度不克不及跨越光速?
爱因斯坦昔时只是用光速不变道理推导获得这个成果,但更深条理的原因并没有给出诠释。不仅如斯,现实上爱因斯坦也没有诠释到底什么是质量?不外,后来有一批物理学家一并解决了这2个问题。那具体是咋回事呢?
希格斯场
科学家现实上是基于原子布局的研究从而解决这个问题的。我们都知道,原子都是由原子核和电子组成的。电子无法再分,而原子核还可以继续分为质子和中子。此中质子是带正电,中子是不带电的。可是您想过没有,原子核内有那么多质子, 不该该因为同种电荷相排斥而被弹开吗?
其次,科学家还经由过程轰击质子和中子的尝试发现,质子和中子也应该还可以再分更小的粒子。这种粒子后来被称为夸克。
除此之外,原子核还存在着衰变的现象,好比:β衰变,一个中子衰酿成一个质子、一个电子和一个中微子。
基于这些现象,科学家提出,在宇宙中存在着四种根基感化力,别离是强彼此感化,弱彼此感化,电磁彼此感化和引力。此中,强彼此感化把夸克束厄局促在质子傍边,也把质子束厄局促在原子核傍边,是以它们的强度要大于电磁力,衰变则是由弱彼此感化引起的。
科学家操纵一套叫做规范场的理论,试图把四大彼此感化同一起来,他们几乎完当作了强彼此感化、弱彼此感化和电磁彼此感化的同一。可是有一些科学家就发现了一个问题,这其实就是质量问题。按照这套理论,物质的质量到底从哪里来呢?
科学家发现,物质99%的质量来自于强彼此感化把夸克束厄局促在质子和中子傍边的能量,我们可以经由过程上文提到的质能等价计较获得。至于残剩的1%的质量则是来自于各类根基粒子的。这听起来其实很完美有没有?
可问题就出在,在规范场傍边,夸克和电子这类根基粒子是不该该有质量的。其次,彼此感化在规范场论傍边可以算作是把某种粒子扔来扔去的成果,好比:强彼此感化就是把胶子扔来扔去;而弱彼此感化就是把W玻色子和Z玻色子扔来扔去;电磁力就是把光子扔来扔去。胶子和光子明明是没有质量的,可W玻色子和Z玻色子却有质量,这很是奇异。
后来,为领会决这个问题,科学家不得不提出别的一个假设来给规范场论做弥补。他们提出了希格斯机制,他们认为宇宙中遍布着一种场叫做希格斯场,当粒子经由过程时,希格斯场会和粒子发生感化,会导致粒子减速并获得质量。物质残剩的1%的质量就是希格斯场付与的。
可是并不是所有的粒子城市和希格斯场发生感化,若是粒子的静止质量是0,那么它就不会和希格斯场发生感化,那它的速度就应该是光速。光子的静止质量是0,所以它没有被希格斯场减速,所以它的传布速度是光速。







