相对论 一光年的距离,光真的要走一年时间吗?光:只是一瞬间


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人类对于光 , 总有着一种别样的情怀 。 中国早在战国时期 , 墨子就发现了光的反射定律 , 同时建立起来了中国的光学体系;《圣经》旧约里的创世纪篇章中有写 , 大地是黑暗混沌的 , 直到神说:“要有光 。 ”于是就有了光 。 神将光和暗分开 , 并且将光称为昼 , 将暗称为夜 , 这就是头一日 。 因此在当时的西方 , 人们认为是上帝创造了光 , 而有光 , 才有了人类 , 有了万物的诞生与生长 。
人类对光的需求是从诞生之初就开始的 , 光是人类生存的必需品 , 也是大自然存在的根本 , 但是夜晚的来临总会驱散光 , 而身在暗处非常危险且充满未知 , 比如远古时期 , 南猿的天敌就会在漆黑的夜晚出没 。 人类为了留住光 , 慢慢生产出了火把、油灯 , 以及现在人类社会必备的电灯 , 这也使得人类从原始走向了文明 。
而因为各个民族的传承和认知不同 , 光在各个文化的颜色也不一样 。 古时候的中国认为光是红色和黄色的 , 然而由于古代的黄色一般被皇帝所独有 , 所以老百姓通常使用的是红色 , 比如结婚、寿宴等 , 都会摆上大大的红灯笼 , 具有着鲜明的中国特色 。 而西方对于“光文化”的传承则是冷白色为主 , 他们结婚的婚纱用的便是白色 , 婚车也挂着白色的绸缎 。
光是什么?
抛开人类社会中赋予给光的种种含义 , 它究竟是什么呢?在物理概念中 , 光是一种处于特定频段的光子流 。 当光源中的电子有了额外的能量 , 就能发出光 , 而当能量不足 , 电子就会加速运动 , 以波的形式释放出能量 。 同时 , 跃迁之后如果能够填补轨道上面的空位 , 变成了稳定态 。 如果并没有填补空位 , 电子就会再次跃迁回去之前的地方再释放能量 。
同时人类根据各种研究和不断的实验发现 , 光拥着四个较为重要的特征 。 一是光是呈直线传播 , 比如选择一个晴朗的白天 , 我们外出观察 , 就能看见笔直的光柱 , 还有小孔成像、影子的形成 , 以及日月食都能说明这个事实 。
二是光以波的形式传播 , 就比如湖面上被风吹动的波纹 , 不同的波长 , 光也就会呈现出不同的颜色 。 荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说 , 然而在当时并没有很多人支持他 , 直到19世纪才有科学家完成了光的双缝干涉实验 , 证明了波动说的正确性 。
三是光的速度非常快 , 在真空中的空气比在空气中的要慢一些 , 而在水中 , 或者穿透过玻璃 , 类似上面这样折射率更大的介质中 , 光的传播速度还要更慢 。
四是光的能量是量子化的 , 光的量子被人们叫做光量子 , 简称光子 , 爱因斯坦通过光电效应的实验 , 证明了光具有粒子的属性 , 因此提出了光量子说 , 并且与波动说结合到了一起 , 人们也因此对光的认知更加清晰了 。
光年又是什么概念?
虽然说是“年” , 看起来像一个时间的单位 , 但其实光年是长度单位 , 就是光在宇宙真空环境下 , 沿直线经过一年时间的距离 , 叫做光年 。 一光年的距离就等于9460730472580800米 。 光年一般用来计算在宇宙中天体之间的距离 , 比如太阳与另外一个恒星之间的距离是多少 。
美国最快的飞机可以达到11260千米/小时的时速 , 而按照这个速度 , 需要花大约95848年的时间才能走过一光年的距离 。 而目前来说人造的最快速度物体还是上个世纪的70年代 , 美国和德国联合制造发射的Helio-2卫星 , 最高速度为每小时252792千米 , 这也需要花费4000年左右的时间才能走过一光年 , 时间之久 , 足以人类再一次进化了 。

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