了解真正的光速及其使用方法
光以天文學(xué)家可以測(cè)量的最快速度穿過(guò)宇宙。事實(shí)上，光速是宇宙的速度限制，沒(méi)有人知道會(huì)更快地移動(dòng)。光移動(dòng)的速度有多快？這個(gè)限制可以被測(cè)量，它也有助于定義我們對(duì)宇宙'尺寸和年齡的理解。
什么是光：波或粒子？
光以299792458米/秒的速度快速傳播。它怎么能做到這一點(diǎn)？要理解這一點(diǎn)，了解光實(shí)際上是什么以及'這在很大程度上是20世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)是有幫助的。
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，光的性質(zhì)是一個(gè)偉大的謎。科學(xué)家們很難掌握它的波和粒子性質(zhì)的概念。如果它是一個(gè)波，它是通過(guò)什么傳播的？為什么它看起來(lái)在各個(gè)方向上以相同的速度行進(jìn)？而且，光速能告訴我們宇宙的東西嗎？直到阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在1905年描述了這種狹義相對(duì)論之前，它才成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為空間和時(shí)間是相對(duì)的，光速是連接兩者的常數(shù)。
光速是多少？
人們經(jīng)常說(shuō)，光速是恒定的，什么都不能比光速快。這不是't完全準(zhǔn)確。每秒299792458米（186282英里/秒）的值是真空中的光速。然而，當(dāng)光通過(guò)不同的介質(zhì)時(shí)，光速實(shí)際上減慢了。例如，當(dāng)它移動(dòng)通過(guò)玻璃時(shí)，它在真空中減慢到其速度的約三分之二。即使在真空中接近的空氣中，光也略微減慢。當(dāng)它在太空中移動(dòng)時(shí)，它會(huì)遇到氣體和塵埃云，以及重力場(chǎng)，這些會(huì)稍微改變速度。氣體和灰塵云在通過(guò)時(shí)也會(huì)吸收一些光線。
這種現(xiàn)象與李的本質(zhì)有關(guān)ght，這是一個(gè)電磁波。當(dāng)它通過(guò)材料傳播時(shí)，它的電場(chǎng)和磁場(chǎng)"干擾"它接觸的帶電粒子。這些干擾然后導(dǎo)致粒子以相同的頻率輻射光，但是具有相移。由"干擾"產(chǎn)生的所有這些波的總和將導(dǎo)致與原始光具有相同頻率但具有較短波長(zhǎng)并因此具有較慢速度的電磁波。
有趣的是，隨著光的移動(dòng)，它的路徑在經(jīng)過(guò)具有強(qiáng)烈引力場(chǎng)的空間區(qū)域時(shí)可以彎曲。這在galaxy集群中很容易看到，galaxy集群包含大量物質(zhì)（包括暗物質(zhì)），這些物質(zhì)扭曲了來(lái)自更遠(yuǎn)物體（如quasars）的光路。
光速和重力波
目前的物理理論預(yù)測(cè)，重力波也以光速傳播，但隨著科學(xué)家研究碰撞黑洞和中子星的重力波現(xiàn)象，這一點(diǎn)仍在得到證實(shí)。否則，沒(méi)有其他物體可以快速行駛。從理論上講，它們可以使接近光速，但不會(huì)更快。
一個(gè)例外可能是時(shí)空本身?？雌饋?lái)遙遠(yuǎn)的宇宙比光速更快地遠(yuǎn)離我們。這是科學(xué)家仍在努力理解的"問(wèn)題"。然而，其中一個(gè)有趣的后果是基于扭曲驅(qū)動(dòng)思想的旅行系統(tǒng)。在這樣一種技術(shù)中，航天器相對(duì)于太空靜止不動(dòng)，實(shí)際上空間移動(dòng)，就像在海洋上騎著波浪的水手。從理論上講，這可能允許超腔旅行。當(dāng)然，還有其他實(shí)際和技術(shù)上的局限性，但它'這是一個(gè)有趣的科幻創(chuàng)意，正在引起一些科學(xué)興趣。
光線的行程時(shí)間
天文學(xué)家從公眾那里得到的問(wèn)題之一是："從X物體到Y(jié)物體需要多長(zhǎng)時(shí)間？"光為他們提供了一種通過(guò)定義距離來(lái)測(cè)量宇宙大小的非常準(zhǔn)確的方法。以下是一些常見(jiàn)的距離測(cè)量：
- 地球到月球:1.255秒
- 太陽(yáng)到地球:8.3分鐘
- 我們的太陽(yáng)到下一個(gè)最近的恒星:4.24歲
- 橫跨我們的乳白色星團(tuán):100，000年
- 最接近的螺旋系（Andromeda）:250萬(wàn)年
- 可觀測(cè)宇宙對(duì)地球的限制:138億年
有趣的是，有些物體超出了我們的能力，僅僅是因?yàn)橛钪嬲跀U(kuò)張，有些是小常識(shí)"在地平線上"我們看不到。他們永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)入我們的視野，無(wú)論他們的光線傳播有多快。這是生活在一個(gè)不斷擴(kuò)大的宇宙中的迷人效應(yīng)之一。
由Carolyn Collins Petersen編輯
