光線維系著我們對(duì)宇宙的感知,通過光線,我們才能看到遙遠(yuǎn)的星星以及探尋存在的起源。
但是“光”到底是什么呢?
簡(jiǎn)言之,組成光線的光子,就是能量傳輸?shù)淖钚挝?。光子是基本粒子,沒有嚴(yán)格的大小,也不能分裂,只能產(chǎn)生和消亡。光也有“波粒二象性”,也就是,在某種意義上,既是粒子又是波,雖然這并不是真的。
另外,當(dāng)我們說“光”的時(shí)候,一般都是指“可見光”,其實(shí)可見光只占有整個(gè)電磁頻譜的極小部分,只是電磁輻射的少數(shù)典型。不同的電磁輻射擁有,十分不同的波長(zhǎng)和頻率。伽馬射線的波長(zhǎng)最短,因?yàn)槠涔庾拥哪芰孔罡?。但是,多?shù)伽馬射線只有不到十皮米的波長(zhǎng),比氫原子小得多。為了參考方便,氫原子之于一分硬幣的大小,相當(dāng)于硬幣之于月亮。
可見光位于頻譜的中間,波長(zhǎng)介于400至700納米,大概是細(xì)菌那么大。在頻譜的另一端,無線電波的波長(zhǎng)可以高達(dá)100公里,而已知最大波長(zhǎng),可能超過十萬公里,比地球大得多!
從物理的角度看,這些不同的電磁波都是一樣的,它們都具有“波粒二象性”,也以光速“c”前進(jìn),僅僅是頻率不同。
那么,可見光有什么特別之處嗎?
呃??沒有。
只是我們的眼睛正好能感知這些頻率的電磁波。不過,這也不完全是巧合,可見光是僅有的在水中容易傳播的電磁波,而最早的眼睛就是在幾百萬年前的水中進(jìn)化出現(xiàn)的。
眼睛是一項(xiàng)偉大的發(fā)明,因?yàn)樗邮盏墓饩€,不僅會(huì)與物質(zhì)反應(yīng),還會(huì)為物質(zhì)所改變,所以可以幫助我們毫無延遲地了解周圍的世界,這當(dāng)然有利于動(dòng)物的生存。
那么,光是從哪里來的呢?
當(dāng)原子或分子由高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)的時(shí)候,就會(huì)發(fā)出各種頻率的電磁波,電磁波就是失去的能量。從微觀角度看,當(dāng)原子中的一個(gè)電子,從激發(fā)態(tài)跌至低能態(tài)并散發(fā)掉其多余能量時(shí),就會(huì)發(fā)出可見光。同樣,光線也能擊中電子,被電子吸收,令電子進(jìn)入能量更高的狀態(tài)。
從宏觀角度看,變化的電子能量產(chǎn)生一個(gè)振蕩的磁場(chǎng),磁場(chǎng)又產(chǎn)生一個(gè)垂直的振蕩電場(chǎng)。兩種場(chǎng)在空間中前進(jìn),傳輸能量,也傳送關(guān)于誕生地的信息。
為什么光是宇宙萬物中速度最快的呢?從另一個(gè)角度問:宇宙中最快的速度有多快?
速度最快的就是光速“c”,在真空中為299,792,458米每秒,每小時(shí)十億公里。電磁輻射正好就是這么快。其實(shí),任何零質(zhì)量的粒子都只會(huì)以光速前進(jìn),沒有加速過程。就是說,當(dāng)光從蠟燭中出來的時(shí)候,不會(huì)從零加速到光速,產(chǎn)生的瞬間光就已經(jīng)是光速前進(jìn)。
那么,為什么光速“c”是有限的呢?
呃??無人知曉。
我們的宇宙就是這樣的。我們也不知道如何回答。所以光是一種頻譜的一部份,是一種像波一樣的基本粒子,由兩種垂直的場(chǎng)推進(jìn),以宇宙最高速度前進(jìn)。好了,就這樣了。
現(xiàn)在,為我們的眼睛歡呼吧!它們接收穿梭時(shí)空的信息,讓我們“看見”萬物,從而思考我們的存在。
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