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俄媒:中俄两国将在月球开发领域展开合作

2018-07-12 11:40  来源:观察者网 人参与 条评论  字号:T | T

光速究竟有多快?地球到月球不到1.3秒

  人类对于光速的认识经历了漫长的一段过程,在17世纪之前人们认为光速无限大,后来天文学家通过天文观测证实光速是有限的,再后来物理学家通过实验测出光速大约为30万千米/秒。

  光速蕴含着宇宙的秘密。到了1905年,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出了狭义相对论,人类对于光速才有了根本的认识。爱因斯坦认为,空间和时间是相对的,光速是连接这两者的常数。

  现在我们都知道,光的速度是恒定的,没有什么东西能比光速更快。不过,这样的表述不完全准确。其真正涵义是,任何携带信息和能量的物质都不可能超越真空中的光速。真空中的光速为299,792,458米/秒,事实上这个数值是人为定义的,没有任何的误差。

  光在通过介质时,其运动速度会减慢。例如,当光通过玻璃时,其速度降至真空的三分之二。即使是在空气中,光的速度也会轻微减慢。这种现象与光的本质有关,因为它是一种电磁波。

  当光通过介质时,其电磁场会扰动与之接触的带电粒子。然后这些扰动使介质中的带电粒子以相同的频率辐射出光,但这个电磁波与之前的相比存在一个相移。由这些扰动产生的电磁波与原先的入射电磁波相叠加,使波长变短,但频率不变,从而速度减慢。简而言之,光波与介质中的带电粒子发生作用,导致光速放慢。

  有趣的是,物质的运动速度可以超过介质中的光速。事实上,当来自深空的带电粒子(宇宙射线)穿过地球大气时,它们的行进速度比空气中的光速还快,此时会产生发出淡蓝光的切伦科夫辐射。

  尽管拥有静止质量的物质无法超越真空中的光速,但时空本身是一个例外。通过观测,天文学家发现距离越远的星系远离我们的速度越快。由于宇宙的年龄为138亿年,我们只能看到138亿光年之内的星系。而在138亿光年之外的星系,是以超光速在远离我们而去,我们永远也看不到它们。这里之所以会出现超光速的情况,是因为时空本身在不断膨胀,因此与狭义相对论并不矛盾。事实上,可观测宇宙的跨度达到了930亿光年。

  另外,我们可以用光来表示从一个地方到另一个地方需要多长时间:

  从地球到月球:1.255秒;

  从地球到太阳:8.3分钟;

  我们的太阳到距离最近的恒星(半人马座α星):4.24年;

  跨越我们的银河系:10万年;

  从我们的银河系到距离最近的螺旋星系(仙女星系):250万年;

  从地球到光的尽头:138亿年。

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