大仙们,快来帮忙看看,菜鸟有几个关于光传播的问题,求 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 22:39:17


      昨晚坐在台灯下复习,看到虫子在灯光下飞舞,让我突然想到了一些关于光传播的一些问题。说来本人并不擅长物理,但这以下几点问题在我现在看来确实挺有意思的。语言组织能力不好大家凑合着看吧,嘿嘿。      
    正题开始了,记得没错的话,相对论里面是说过物质速度只要达到了光速,那这个处在光速飞行的物质的时间就相对静止。那以光速传播的光子的时间就是处在静止状态,那好,来举个例子:在宇宙的一端某个恒星发出一束光,另一端再把这束光反射回起点,因为光的时间相对静止,那对光来说出发、反射和被接收三个事件是在同一时刻完成的是么,时间静止,那距离对于光来说就没有意义,广阔的宇宙对于光来说就是一个点,没有体积,没有厚度的点,那连宇宙相当于光都是一个抽象的没有体积的点,宇宙中微不足道的地球的厚度又会是多少?可大家都知道,太阳光在经过地球时都会被阻挡,那么这个没有厚度的地球是怎么把光阻挡的?
    接着说,在这个过程中,因为时间相对静止,那么这个起点也就是终点,那么在这传播的过程中,这个“终点”就没有发生过什么变化么?假设起点到反射点距离是100亿光年,那么往返就是200亿光年。也许发出光的天体也许已经早就毁灭了,那光的起点就是发生了改变,这种改变对于光来说也是在同一时刻完成的,但对于光来说,宇宙是在以光速运动而光是静止的,以光速运动的宇宙的时间也就是静止的,时间静止的宇宙是如何完成这一变化的?
    最后一点,这最后一点也许会搬石头砸了俺自己的脚了,不过俺还是说出来吧,我们知道,光速不是恒定不变,在真空中传播速度最快,在现有的科学研究中太空是真空,但这“太空”对于光来说,就真的是理想状态下的真空么?光在太空中的速度是否保持恒定的?光速受什么影响?如果不恒定,那是否可以解释上面的两点疑问?也许光速不是300000km/s,而是一个抽象的极致吧?物理学真是太有意思了,不过以考试为目标的物理学究真的太可怕了。
    就这么多了,随便提的几点,有什么不足的地方大家尽量别骂我啊,嘿嘿,~但如果能解决我疑问的话,那真是太感谢了!

      昨晚坐在台灯下复习,看到虫子在灯光下飞舞,让我突然想到了一些关于光传播的一些问题。说来本人并不擅长物理,但这以下几点问题在我现在看来确实挺有意思的。语言组织能力不好大家凑合着看吧,嘿嘿。      
    正题开始了,记得没错的话,相对论里面是说过物质速度只要达到了光速,那这个处在光速飞行的物质的时间就相对静止。那以光速传播的光子的时间就是处在静止状态,那好,来举个例子:在宇宙的一端某个恒星发出一束光,另一端再把这束光反射回起点,因为光的时间相对静止,那对光来说出发、反射和被接收三个事件是在同一时刻完成的是么,时间静止,那距离对于光来说就没有意义,广阔的宇宙对于光来说就是一个点,没有体积,没有厚度的点,那连宇宙相当于光都是一个抽象的没有体积的点,宇宙中微不足道的地球的厚度又会是多少?可大家都知道,太阳光在经过地球时都会被阻挡,那么这个没有厚度的地球是怎么把光阻挡的?
    接着说,在这个过程中,因为时间相对静止,那么这个起点也就是终点,那么在这传播的过程中,这个“终点”就没有发生过什么变化么?假设起点到反射点距离是100亿光年,那么往返就是200亿光年。也许发出光的天体也许已经早就毁灭了,那光的起点就是发生了改变,这种改变对于光来说也是在同一时刻完成的,但对于光来说,宇宙是在以光速运动而光是静止的,以光速运动的宇宙的时间也就是静止的,时间静止的宇宙是如何完成这一变化的?
    最后一点,这最后一点也许会搬石头砸了俺自己的脚了,不过俺还是说出来吧,我们知道,光速不是恒定不变,在真空中传播速度最快,在现有的科学研究中太空是真空,但这“太空”对于光来说,就真的是理想状态下的真空么?光在太空中的速度是否保持恒定的?光速受什么影响?如果不恒定,那是否可以解释上面的两点疑问?也许光速不是300000km/s,而是一个抽象的极致吧?物理学真是太有意思了,不过以考试为目标的物理学究真的太可怕了。
    就这么多了,随便提的几点,有什么不足的地方大家尽量别骂我啊,嘿嘿,~但如果能解决我疑问的话,那真是太感谢了!
光是电磁波,不存在“光子”。
还有,广义相对论和狭义相对论对能否超光速的理解不同,自己百度吧
gzxin 发表于 2012-6-25 18:58
光是电磁波,不存在“光子”。
哦,百度了,先来光子,不知道对不对。光子,原始称呼是光量子(light quantum),电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。其静止质量为零,不带电荷,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,E=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子。
gzxin 发表于 2012-6-25 19:00
还有,广义相对论和狭义相对论对能否超光速的理解不同,自己百度吧
哦,知道一点,我后面提到了呀,“也许光速是个抽象的极致”。
别让帖子沉了啊
物质分割到极限是为能量,不知道这样说正确与否
说说我的理解
物体达到光速的情况下时间是相对静止,而不是真的静止,也就是说以达到光速物体本身为参照系的话,时间已经静止了。举个例子,假如楼主自己在做超光速旅行,那么楼主将保持在长生不老的状态,但仅仅是楼主自己保持了长生不老,楼主之外的一切事物,仍然遵循自然定律,该生生,该灭灭
从这一点上来看,楼主前两个问题就可以解答,因为楼主是把不属于一个参照系中的物体硬生生搬到了一个参照系中,自然就出现了楼主所说的矛盾。
第三个问题太深奥,本人解释不来,坐等高人解答
第三个问题又想了下,可以提供一种光速不恒定的特例。我们知道,在大引力天体的周围,比如黑洞,由于强大到无法想象的引力作用,无论空间还是时间都是扭曲的,光在穿过这些扭曲空间的时候,会走弯路;但从另一个遥远的天体上如果进行观测,观测到的结果是看不见光走了弯路,而是光在经过这些大引力天体时,速度变慢了,这应该算是光速不恒定的一种情况吧
你说的这几个事件是以不同的观测者的视角来理解的,所以其中并没有什么可比性。   光速是一个参考系,并不是说一定要186000mile/s的速度, 如果现在的世界光速是1m/s, 那1m/s的限制和真空中的18600mile/s其实是一样的。 1m/s的速度同样是不能达到的。   

- - 其实量子论那些我还是没怎么懂。。。。。    工程专业的屌丝给物理专业的大神们跪了。。。
问题一,没有厚度没有厚度怎么挡住的
答:被收了
问题二,时间静止的宇宙如何完成这一变化的
答:参考系问题
问题三,好长
答:光在不同介质中速度不一样,而一般物理计算中,不涉及具体光速的话,一般都取常数299792.458km/s或其近似值。

lz通篇都涉及到一个参考系问题
flj2008 发表于 2012-6-25 20:51
第三个问题又想了下,可以提供一种光速不恒定的特例。我们知道,在大引力天体的周围,比如黑洞,由于强大到 ...
这个不能理解为光速不恒定, 因为引力确实会使空间扭曲。
可以理解为在这一段扭曲的时空中,光速还是恒定的18600mile/s,但是从外部的观测者的视角来看,就是光速变慢了。。。
相对论嘛。。。。
同意8楼解释,时间也是相对的,对于光速运行的物体,其相对时间是静止的
flj2008 发表于 2012-6-25 20:42
说说我的理解
物体达到光速的情况下时间是相对静止,而不是真的静止,也就是说以达到光速物体本身为参照系 ...
总的来说。。  楼主如果在光速旅行,楼主自身的时间概念还是不变的,一秒还是一秒。 但是对于外部的观测者来说楼主的一秒就等于外部的无限长。

所以说光速旅行理论上是不可能的。
在量子体系里,位置和速度不能同时准确描述,这是个基本规则吧。
所以,起点、终点、光速什么的,完全就是不搭界的概念。
确实,楼主被参考系的互换弄糊涂了,其实我也糊涂了,狭义相对论的一堆变换公式真乱。
该用户只能删除 发表于 2012-6-25 21:17
在量子体系里,位置和速度不能同时准确描述,这是个基本规则吧。
所以,起点、终点、光速什么的,完全就是 ...
对的   位置和速度这种经典力学的概念是不存在在量子论里边的。

所以楼主的假设其实根本就不成立

再加上观测者并不是统一的, 所以这个提问其实本身就是错误的。
gzxin 发表于 2012-6-25 18:58
光是电磁波,不存在“光子”。
本菜鸟好想听说过:光的波粒二向性,光电效应,不知道您在哪里看的没有光子的说法
同意,三个问题就是一个参考系问题
光速是相对论里面的速度极限,极限的意思是可以无限接近,但是没法达到的。光是有波粒二象性的,一束光可以近似(注意,是近似,量子世界的情况不能用宏观的概念去描述)的看成一堆光子以概论波的形式传播,光子没有静止质量,对光子来说时间的静止的,所以LZ第一个问题中光从一个地方到另一个地方再反射回来对光子来说时间是一样的,比如零这个数,后面写多少个零,这个数还是零。
第2个问题,“因为时间相对静止,那么这个起点也就是终点”对光来说是这样,但是对外面的观察者来说是不一样的,而且从来没有规定光能反射回来的条件是反射回来的时候那个物体还存在。
第3个问题,光速恒定是指真空中光速不变,在介质中传播的时候光速是会变慢的,至于引力让空间扭曲那是广义相对论研究的事情
楼主把参照系弄错了,14楼解释的很明白
作为一个理科生,实在忍受不了楼主这样的可笑言论。我来普及一下关于光的物理常识:

1,首先简单说,由狭义相对论可知光速在宇宙中任何地点恒定为30万km/s(观察者运动与否不影响测量结果).
2,由量子论可知,所有物体(包括微观粒子)均具有波粒二象性,光子亦如是。
3,没有不运动的物质,也没有无物质的运动。物质一定是具有客观实在性,光子亦不例外。其特殊性在于静质量为零但具有动质量(此即为光压的由来)!
4,宇宙中任何物体都具有质量决定了其速度的上限为光速(静质量为零的可以达到光速,不为零则接近光速时动质量趋向无穷大)。

按狭义相对论的解释,空间和时间是紧密的联系在一起的。任何运动的物体均具有速度越大相对参照系其所流经的时间越缓慢,就是说运动物体本身的时间流动速度会变慢,但是不影响参照系的时间流速!具体请参见双生子佯谬(双生子其一以近光速上天转过一段时间,在飞船内部的表也许只走了几十分钟,但他回来时地球上却也许已是几十年后)。

楼主的言论还直接违背了定域性原则(定域性指的是,在某段时间里,所有的因果关系都必须维持在一个特定的区域内,而不能超越时空来瞬间地作用和传播。简单来说,就是指不能有超距作用的因果关系,任何信息都必须以光速这个上限而发送),其荒谬之处一望可知。

给楼主这样有志了解理论物理知识的爱好者推荐一本科普书--物理世界奇遇记,相信它可以破除你的许多困惑。
我来错了吗 这里是物理学论坛吗
第一点,研究相对论,无论是狭义的还是广义的,都需要使用四维时空坐标,单单研究时间是没有意义的;光子是量子力学中的说法,具体来历请wiki,研究相对论时,将光作为电磁波处理,另外相对论研究的光的问题好像只有一个引力透镜,也就是广义相对论中大质量引起的引力场畸变导致光的传播不再沿直线,说到这一点又要提到广义相对论中用的不再是欧几里得几何了,由于我没有修广相,具体请自查;说到光与物质的作用问题,一般是在量子力学中处理,在相对论中不考虑。

第二点,虽然在空间坐标上看,这两点坐标一致,但还有时间坐标,所以在相对论用的四维坐标中还是不重合的,所以第二个问题是完全没有意义的,或者说你不应该这样想,当然我高中学这一块的时候也想过,后来学了四维时空坐标,就明白了这种想法是毫无意义的。

第三点,宇宙并不是真正地“真空”的,还有宇宙微波背景辐射之类的,当然还有量子场论还是啥别的导致的能量涨落,事实上真正地完全的“真空”是不存在的,因为前述的能量涨落无法消除;真空中光速确实不是3e8m/s,而是299792458m/s,光在宇宙中传播的过程中,速度肯定不是恒定的,好比一束光,传播过程中与一氢原子发生作用,刚好被氢原子的电子吸收,电子跃迁到高能级,一段时间后又跃迁回来,放出一个光子,你说这速度怎么算?至于光速受什么影响,如果在只有宇宙微波背景辐射与量子场论导致的能量涨落的真空中,据我所知,光速是恒定的。其他的,就不一定了,影响光速的请自己wiki之
第一个用户名 发表于 2012-6-25 21:21
确实,楼主被参考系的互换弄糊涂了,其实我也糊涂了,狭义相对论的一堆变换公式真乱。
写成四维坐标,变换关系用4*4矩阵写就不乱了


你们把我这个纯文科生说晕了
96年以后就没看过物理

你们把我这个纯文科生说晕了
96年以后就没看过物理
楼主果然物理很差.时间相对静止是指以光速运动的物质本身,如果你以光速运行,你就不会老,前提是你不会分解成辐射能.从整个系统看,这个系统并没有都以光速在运动,凭什么时间会静止.

再说回来,时间静止这种表达只是时间这个维度,在某种场景和条件下对这一维度某一种状态的描述,更象是一种修辞,而不是准确的定义.纯文学.
flj2008 发表于 2012-6-25 20:42
说说我的理解
物体达到光速的情况下时间是相对静止,而不是真的静止,也就是说以达到光速物体本身为参照系 ...
这位是不是说反了。。。

应该是楼主自己觉得自己还是在一点点变老,但其它人一直看到的都还是楼主现在的样子。
不过我倒是比较好奇,如果过了几十年,然后楼主突然减速到普通状态,我们会不会看到一个楼主瞬间的衰老过程?
gzxin 发表于 2012-6-25 18:58
光是电磁波,不存在“光子”。
光是电磁波,同时具有粒子性。所以也有“光子”一说。光子即光量子的简称,中学物理课本上有的。
langrisser 发表于 2012-6-25 22:03
作为一个理科生,实在忍受不了楼主这样的可笑言论。我来普及一下关于光的物理常识:

1,首先简单说,由狭 ...
感谢理科生的科普。
我对于您科普的第一条有困惑,烦请指点。
按照你说的,在狭义相对论中,光速在任何地点的速度都是恒定值,观察者运动与否不影响测量结果,求教,在观察者以接近光速的速度来观察身边的光的速度,观察结果也是光速吗?
感谢你推荐的科普书,如果方便的话,能否再多推荐几本呢?非常感谢!
我觉得时间是绝对恒定的,是单向不可逆的。
把时间和速度联系起来,是人的认知的局限和错误。
taodao 发表于 2012-6-25 23:16
楼主果然物理很差.时间相对静止是指以光速运动的物质本身,如果你以光速运行,你就不会老,前提是你不会分解成 ...
以光速运行就不会老这种观点很古怪。
因为同理可以推论出,以超光速运行,就会返老还童;以50%光速运行,就会衰老速度减半……这也太滑稽了。
cnnetspy2000 发表于 2012-6-25 20:35
物质分割到极限是为能量,不知道这样说正确与否
如果我没有记错的话,请搜索“普朗克常量”
有静质量,速度就不可能达到光速。光子静质量为0,所以才能达到光速。
gzxin 发表于 2012-6-25 18:58
光是电磁波,不存在“光子”。
光的波粒二象性读到哪里去了,确实有光子存在。
一休74 发表于 2012-6-26 02:09
以光速运行就不会老这种观点很古怪。
因为同理可以推论出,以超光速运行,就会返老还童;以50%光速运行, ...
三大效应,尺缩效应,钟慢效应和质增效应都要接近光速才会明显,要想钟慢效应达到50%,那就要提速到光速的五分之四。而且这个钟慢效应只是对于运动系外的人来说的。也就是说,在以亚光速的飞行的人看来,周围的时间是以数倍的速度在流逝。对于他自己当然无法感到钟慢效应,尤其是达到光速的那一刻,以光速飞行的人根本不知道这一瞬已经是世上千年了。
langrisser 发表于 2012-6-25 22:03
作为一个理科生,实在忍受不了楼主这样的可笑言论。我来普及一下关于光的物理常识:

1,首先简单说,由狭 ...
物理世界奇遇记,中国版的还是国外版的?。。。国外版很深的,我当初都是在物理老师的老爹指导下才看明白。中国版比较浅显,但是对量子物理和相对论涉及不多。
光是电磁波,不存在“光子”。
光有波粒二相性,骚年
相对论里面是说过物质速度只要达到了光速,那这个处在光速飞行的物质的时间就相对静止,楼主如何得出这个结论?物体越接近光速质量越大,以同样的推力驱动,加速度越小,最终结果是无限接近光速,而永不能达到光速。
八卦轴心国元首 发表于 2012-6-26 01:56
感谢理科生的科普。
我对于您科普的第一条有困惑,烦请指点。
按照你说的,在狭义相对论中,光速在任何 ...
给你出2道题:1假设两辆小汽车想向行驶,在A交汇,A点还有一盏信号灯,在两车交汇时发出一个球面光波,那么对两辆小汽车中的人来说,光波是什么样的。2光在重水中的速度只有0.75倍真空光速,而中微子在重水中基本为光速,中微子在水中运动,不断向外激发光波,那么在外界固定观察者看来,光波应该是什么样的。
第一个问题可以看《力学》复旦版最后一章,第二个百度切伦柯夫辐射