这个问题已经带入了我们对光的偏见:我们以为光是像某种微型炮弹一样发射出去的。但是实际上并不是这样,因为光子是一个量子物体,并没有加速度的概念。
如果我们退一步思考,不考虑光子,而是从古老的标准电磁学角度出发的话,光在真空中传播等同于平面波在远离任何电荷的电磁场中传播。
当平面波在电荷附近的时候,这个原理就不再适用了。当我们在电荷附近求解麦克斯韦方程时,就不会再有以真空光速传播的平面波了。这时候我们会用到非常复杂的方案(根据惠更斯原理,可能可以用平面波和球面波组合的方案),其传播速度通常小于真空光速。
如果这时候你在理论中加入量子化概念,你会得到其以光子形式出现的激发量子。在自由空间,它们被数学概念描述为光子传播器,它告诉我们光子是无质量的,以真空光速传播。
但在有电荷的情况下,传播子被改变了。光子的行为就好像它有一个有效质量。光子所携带的能量和动量(或它所代表的任何信息)现在在真空中的传播速度比光慢。
从电荷附近到真空的电场过渡是平滑的。到底离电荷多远的真空中的解才能作为有效的近似解呢?这其实取决于附近的电荷有多大,以及实验有多敏感。但是,即使在一般的真空环境中,电荷也会对实验产生可测量的影响。譬如,在外太空中太阳风(来自太阳的带电粒子)非常稀薄,比地球上实验室制造的最空的真空还要空。然而,太阳风确实对无线电波的传播产生了可测量的影响。
所以,当一个加速电荷发射电磁辐射时,不要把它想象成一个微型炮弹释放另一个微型炮弹。相反,要把它看成成电磁场的一种被动变化,从而电磁场产生一种传播到无穷远的涟漪。因为在量子力学角度下,电磁波的能量是量子化的,电磁波可以分解成基本单位波包,即光子,而不是微型炮弹。
当自由形态的引力场被压缩到可以发射电磁频谱的程度时,它的各个部分都在以光速进行振动。因此,当它们与不能够吸收它们的物体接触时,它们会以光速弹开,因为它们已经在以这种速度振动。
如果在真空中从静止的人身旁发射光,那么光会以光速离开这个人。如果这个人以光速旅行并经过一个光源,光源在他经过后打开,那么他将永远无法看到这个光源,因为光源发出的光无法追上他。如果一个人向光源方向移动,那么他射向他的光的强度(注:传统物理学认为光同时也是一种波,在这种情况下,应为光的频率增加,即光谱蓝移。)会增大,因为他接受到了更多的光子。他向光源移动的速度越快,在单位时间内(例如以每秒计)接收到的光子就越多。
对于人造的飞行器,只要推力大于阻力,它们就能一直加速。如果没有阻力,达到光速就有可能实现。(飞行器的阻力主要来源于氢气云、宇宙尘埃以及一两颗大质量星球的引力,它们将终结飞行器的快速加速。)
迈克尔逊-莫利实验或许表明存在一种极性化的以太。(注:主流物理学认为该实验不能证明以太存在,根据奥卡姆剃刀“如无必要,勿增实体”的原则,一般认为以太不存在。)我的观点是,宇宙空间中存在巨大的“以太压”,它比我们普通物质之间的最高压力都远为之高。
星球的物质将空间中的以太挤出,从而降低了星球内部的以太浓度。光的传播正是在以太中发生的。光子与棱镜的相互作用导致棱镜中光速变慢,但是光速的变化实际上是分阶段进行的。光子会被物质的原子核外电子吸收,吸收了光子的核外电子会处于一种激发态,之后便会再次释放光子,被释放的光子会继续前进。而光子被吸收和释放的过程耽误了时间,所以最终测定的光的整体运动速度也就变慢了。这也很好地解释了利用减色法得到不同颜色光的过程。
如果以太以某种机制高程度地从太空中掺合到像雨滴这样的重物中,然后又因太接近原子而发散掉,并在太空真空中安全地自发重新组合(这是保罗?拉?维奥莱特SQK亚量子动力学理论)。也许正是这种作用机制产生了“以太风”,从而导致了我们在大质量物体附件和物体速度接近光速时产生的时间膨胀。
我设想时间受到这股以太风的影响,从而变慢了。当你在太空中静止时(如果我没记错的话,理论上说这是不成立的,因为我们的太阳系正以76000公里/小时的速度向狮子座移动),那么你身体中的原子和以太的相互作用就可能会少很多。因此,光在真空中传播得最快的原因可能是:真空中以太有最高的浓度。好比声音在金属管道中传播得比空气中快。
光谱红移和光谱蓝移则可以解释为:在蓝移情况下,从你的宇宙飞船往前面看时,“迎面而来的电磁波与你身体的原子相互作用增加了”,这是因为你的相向运动相对而言减少了光一个周期的波长(这意味着飞船与迎面而来的光有更多的接触),同时以太风使你身体中的原子减速,这同样会增加电磁波与你身体原子的相互作用。
而红移则可能是船后的以太尾流降低了压力,减慢了电磁波到达你的速度,降低了相互作用的概率。电磁波只有振幅和波长,而没有长度。原子的长宽高通常都很小,但现在原子的长度增加了,时间变慢了,因此导致了多普勒效应。
也许只有当以太与原子核或电子结合时,光子才会从原子中激发出来,并以以太能支撑的速度快速传播。
BY: quora
FY: park
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