光速恒定不变,可她为何能将光速降为0,光速降到0会发生什么?
我们都知道光速为299792458ms,恒定不变,但罗兰科学研究所的哈佛大学物理学家莱恩豪就曾经降低了光速,并最终实现了将光速降为0,这又是怎么做到的呢?这是不是意味着光速恒定不变是错误的呢?
我们知道光在真空中的传播速度是恒定不变的,但光在不同介质之中的传播速度却是会发生变化的,比如光在水中和在空气中的传播速度就有着明显的差别。既然光速是恒定不变的,为什么在不同介质之中传播的速度会发生变化呢?不同的介质是由不同的分子或原子所构成的,光在通过这些介质的时候会与原子或分子发生作用,说得通俗一点就是被分子或原子吸收再释放,而这一进一出就耽误了时间。虽然光传播的速度是恒定的,但在介质中传播的光所走过的距离要比我们认为的更长,因为它要在无数的原子之中进进出出,所以我们测得介质中的光速就要比真空中的光速慢。
既然明白了光在介质中传播速度变慢的原因,自然就可以人为降低光速,于是莱恩豪就开始带领她的科研团队进行这项降低光速的实验。
要显著降低光速,首先就要选择一种合适的介质,莱恩豪的目光盯上了金属钠,她和她的科研团队首先在真空容器之中将金属钠加热到了350度,此时的金属钠就成为了一种云状物质,也就是气态钠原子云。
接下来要做的就是为这片钠原子云塑性,她们首先让气态钠原子云穿过一个小孔,然后通过磁场隔离将其塑形为短径0。01毫米、长径0。2毫米的圆台状,在这团圆台状的气态钠原子云中包含了5001000万个原子。只是依靠这一团圆台状的气态钠原子云能够降低光速吗?能,但是极其有限,所以还需要非常重要的一步。
在我们看来,一团物质,无论是金属,还是液体,又或者是这团圆台状的气态钠原子云,它们都是静止不动的,但实际上不是。
从宏观角度来看,它们似乎确实是静止的,但实际上它们内部的分子和原子始终都处于运动之中,而微观的运动在宏观的表现就是温度,微观粒子的运动速度越快,所表现出来的温度就越高,要让这团圆台状的气态钠原子云能够有效降低光速,就必须要让它的原子运动停下来,于是莱恩豪和她的团队使用来自各个方向上的激光束撞击这些钠原子,并最终让这些原子近乎于静止不动,而它们的温度也降低到了接近绝对零度。
当然,微观粒子是不可能绝对静止的,而绝对零度也是不可能达到的,但这已经足够了。
这些几乎完全静止的钠原子呈现出了一种新的物质状态,这种物质状态不同于通常所说的固态、液态和气态,它是玻色爱因斯坦凝聚态,在这种状态下的原子紧密排列,所有的原子统一行动,就如同一个原子一般。
至此,实验准备已经彻底完成了,当光子进入这团玻色爱因斯坦凝聚态物质之中后,因需要不断与原子发生作用,速度显著降低了,在1999年的时候,莱恩豪和她的团队就成功将光速降低了2000万倍,而到了2001年的时候,他们更是将光速降低到了0。没错,莱恩豪的确将光速降低到了0,但这只是光在介质中的传播速度,而他们降低光速的方法,说得通俗一点,就是让介质变得更加拥挤。光在介质中的传播速度虽然降低了,但光速本身其实并没有变化,所以也没有什么神奇的事情发生,唯一的现象就是光线逐渐变暗直至没有。
光在介质中的传播速度是可以改变的,而真空中的传播速度永远都是299792458ms,恒定不变,那么真空中的光速为何不能改变呢?如果改变又会发生什么呢?
光在真空中的传播速度与两大因素是有关系的,一个是真空介电常数,另一个是真空磁导率,这两个都是常量,不能变化,所以光速自然也就恒定不变,如果光速降低就意味着真空介电常数和真空磁导率变大,而光速降为0,就意味着真空介电常数和真空磁导率趋于无穷大,这就更不可能了。让我们大胆假设一下,如果真空中的光速真的降为了0,会发生什么呢?这应该是显而易见的,那就是整个宇宙都会变为一个黑洞。
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