光速为什么是30万公里每秒?这是怎么算出来的?
我们生活在一个物质世界,在描述这个世界的各种常量中,高度,质量都没有极限,但是速度有,那就是光速。光速所指的就是光传播的速度,它也是目前科学家公认的极限速度,也就是30万公里每秒。人类没有发现比光传播速度更快的物质,所以光速也被视为是宇宙极限速度。
那么问题出现了。光速为什么是30万公里每秒,这个数字是怎么计算出来的呢?
第一个提出这一概念的人是爱因斯坦。光从本质上讲是一种电磁波,而在电磁场和波的物理公式中,可以推导出光速的具体数字。严格意义上讲,光速的计算值为299792.458公里每秒,这是光在真空中的传播速度,而在不同的介质中,光的传播速度也是不一样的。比如光在玻璃中的传播速度就只有20万公里每秒。
计算出光速并不困难,但问题是以人类现在的所有认知,除了光之外,其他物体想要达到光速都是不可能的。现代物理学中甚至已经不再讨论光速和超光速的概念。在经典的力学理论中,光速是个另类,因为光速和其他速度叠加后的结果,依然是光速。
按照运动惯性,一个物体的质量跟它运动的速度相关,当一个物体的速度接近光速的时候,它的质量将变得无穷大。所以科学家们认为,任何有质量的物体,都不可能达到光速,哪怕只有0.1克。这也就为人类想要研究出光速飞船的愿望直接泼了一盆冷水。只有质量为零的光子,才能够以光速进行运动。
这或许也为人类将来的宇宙探索蒙上了一层阴影。
因为人类现在的宇宙飞船速度非常有限。就算人类的科学技术突飞猛进,拥有了光速飞船,抵达距离我们最近的半人马座阿尔法星,依然需要4.3年时间,往返一次接近10年,这对于寿命不足百年的人类来说,实在是一个莫大的负担。
人类想要探索更广阔的宇宙,拥有光速是一个重要的先决条件,大家认为呢?
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- 编辑:马可
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