光子具有能量這大家都知道,光線經(jīng)過大質(zhì)量天體附近是會被吸引這大家也知道,但光子的靜止質(zhì)量為零,那是怎么受到引力彎曲的?聽說光子又有動質(zhì)量,那么它的動質(zhì)量又是怎么來的? 黑洞為什么能讓光線走“彎路”?這是一個非常有趣的話題,因為光從來都不走彎路,所以黑洞讓光線走“彎路”這個說法是不正確的,那么黑洞又如何讓光線走起了“彎路”呢,很多朋友認(rèn)為認(rèn)為是引力所致,其實這并沒有找到真正的根源,如果要理解這個“引力”彎曲光線的過程,我們必須要來理解一下 廣義相對論 廣義相對論認(rèn)為質(zhì)量能夠改變時空的結(jié)構(gòu),用我們通俗的話來說就是質(zhì)量彎曲了時空,而引力就是這個彎曲時空所表現(xiàn)出來的特性,就如在蹦床中央的一個鐵球,你可以看到它彎曲了蹦床表面。 兩點間直線最短 無論在平面上還是在三維時空中,兩點之間永遠都是直線最短,但在彎曲的時空中呢?這還是直線嗎?當(dāng)然是直線,彎曲的只是時空而已,在被彎曲的空間中,光走的依然是最短路徑。 所以并不是黑洞讓光線走了彎路,而是黑洞彎曲了時空,在這個彎曲的時空中光線走的還是直線,不知道這樣的繞口令還能理解嗎? 光子的動質(zhì)量是怎么來的?光子的能量與它的頻率有關(guān),E=hv ,h是普朗克常數(shù),v是光子的頻率,兩者的積就是光子的能量,狹義相對論中的質(zhì)能方程認(rèn)為,質(zhì)量和能量是等價的,因此具有能量的光子是具有一定質(zhì)量的,光子的質(zhì)量: m=hv/c^2 當(dāng)然這個質(zhì)量極小,但蚊子腿再小它也是肉啊 希格斯玻色子賦予基本粒子質(zhì)量,光子也是基本粒子,能被希格斯場賦予質(zhì)量嗎?這是一個很有意思的話題,關(guān)于希格斯玻色子的預(yù)言已經(jīng)很久了,當(dāng)然這得益與科學(xué)技術(shù)的進步以及基礎(chǔ)理論的突破,我們在這里簡單介紹下微觀世界為什么要用高能粒子去碰撞獲得! 波粒兩像性 大家都知道光具有波粒二象性,但其實電子也有,微觀世界的粒子都會有這樣的現(xiàn)象,那么我們就把它們當(dāng)成一種波來窺探微觀世界,因為可見光的波長有限,X光的波長也有限,要分辨比波長還要小的微觀粒子,只能用波長更高的高能射線 λ=C/f 這是電磁波長計算公式,當(dāng)頻率越高時候,波長就越短,那么波段就越往高能射線段偏移,那么當(dāng)我們用接近光的速度來加速粒子時,它的能量將增加到極大,也就變相的實現(xiàn)了更短頻率的光,這就是我們用高能粒子加速器來窺探微觀世界原因。 當(dāng)然不管如何,2012年7月4日,歐洲核子研究組織(CERN)宣布找到了希格斯玻色子,它不帶電荷與色荷,非常不穩(wěn)定,生成后立刻衰變。希格斯玻色子通過通過希格斯場賦予基本粒子質(zhì)量。當(dāng)然圍觀群眾對于這些理論并不是很關(guān)心,它能賦予同樣是玻色子的光子質(zhì)量嗎? 希格斯玻色子與基本粒子之間的關(guān)系,它賦予了費米子中的夸克以及通過W玻色子與Z玻色子賦予輕子質(zhì)量,很抱歉它并沒有賦予光子和膠子質(zhì)量! 上圖是一個質(zhì)子的示意圖,兩個上夸克+一個下夸克,我們要說明下的是上下夸克都是輕夸克,質(zhì)量很?。ㄖ徽假|(zhì)子質(zhì)量的7%),但它們通過膠子聯(lián)系起來組成質(zhì)子卻質(zhì)量很大,質(zhì)量從哪里來?當(dāng)然來自膠子,規(guī)范玻色子的靜止質(zhì)量都必須為零,因此質(zhì)子的質(zhì)量來自膠子的能量。 所以我們可以這樣認(rèn)為,光子不具靜止質(zhì)量,但它具有動質(zhì)量,在時空中的運動并不是它受到了黑洞的吸引,而是受到了彎曲時空的影響,到現(xiàn)在為止,即使尚未確定的暗物質(zhì),它仍然受到時空的影響,因為它參與引力相互作用(也參與弱相互作用,理論探測模型也以此為基礎(chǔ)) 但暗能量似乎是一種與彎曲空間(引力)相反的作用的物質(zhì),它致力與創(chuàng)造一切平直空間,將其延展到無窮大,當(dāng)然只是推測,盡管我們有十足的把握認(rèn)為其存在,但這一切都尚未證實。 |
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