光子如何知道以光速传播? – 新科学家

深色背景中彩色粒子的爆炸、以科学、分子物理学、空间和节日背景为主题的作品

波比托夫/盖蒂图片社

光子如何“知道”以光速传播?

伊莱恩帕特里克 英国登比郡 Cyffylliog

我不知道,问问埃尔文·薛定谔。 他是我母亲那边的亲戚。 他告诉了她妈妈,但她也无法理解。 从那以后我们一直在黑暗中。

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宇宙法则要求所有占据它空间的能量和物质粒子都必须遵守它的规则——这样才能为所有人维持一个可行的家园和游乐场。 其中一条规则是,如果你是一个源自电磁的无质量粒子,并且你想在真空空间中玩耍,那么你必须始终以每秒 299,792,458 米的光速移动。

但是,如果您是一个有质量的粒子,那么您可以遵循其他规则。

@kbachmann,通过推特

根据定义,光子传播的速度不是光速吗?

伊恩·格伦丁宁 维也纳,奥地利

所有无质量粒子总是以字母表示的速度行进 C,而大质量粒子可以在零到 C. 由于光子是无质量的,它们以 C,这被称为光速,因为光子是无质量粒子的第一个已知例子。

所以这个问题的简短答案是光子知道以光速传播,因为它没有质量。

肯·阿普比 英国赫里福德郡莱德伯里

我们所说的光子实际上是电磁场的相互作用。 在相互作用之间,光子不存在。 你不能观察传输中的光子,只能在它发生时检测电磁场的激发。

光子不以粒子的形式存在。 没有粒子,只有量子场的相互作用。 麦克斯韦方程在优雅的数学中体现并解释了法拉第在静电场和磁场中实验的经验结果——场是法拉第发明的一个新概念。 这些方程揭示了电磁波的存在,电磁波总是以恒定速度传播 C,无论发射器、接收器或观察者的运动如何。 爱因斯坦的狭义相对论论文通过摒弃同时性、绝对空间和时间的概念,解决了这个明显的悖论。

因此,从根本上说,您问题的答案很简单,那就是现实。 这就是我们观察到的。 电动力学方程阐明了原因,但最终它是一种经验观察。 至少,到目前为止。

詹姆斯·贝利 英国汉普郡南安普敦

这个问题是错的。 光子是一包电磁辐射。 我们的眼睛可以检测到该辐射光谱(波长约为 400 至 750 纳米)的一小部分,我们称之为光。 这就像问为什么光传播 1 米需要 1/299,792,458 秒,而实际上我们只是觉得这样定义更方便,而不是使用旧的米定义为距离的十分之一从赤道到北极。

对我来说真正有趣的问题是为什么电磁辐射以每秒 300,000 公里的速度传播,这让我们回到了之前提出的时间问题。 光能穿越时空吗? 如果是这样,它究竟是经过什么? 还是时间本身在移动并像风一样不断地从我们身边掠过,而其他一切都静止不动?

时间真的作为任何东西存在,还是只是一个方便的发明,让我们可以谈论事物的发展方式?

要回答这个问题——或者问一个新问题——电子邮件 lastword@newscientist.com.

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