除了大爆炸,宇宙中大部分的光都是电子振动发出的。当电子在不同的能级来回跳跃时,会发出不同光谱的光,这就是原子的光谱。30多位顶级物理学家诞生于此,包括著名的爱因斯坦。因为,在我们眼里,不同的空间是由不同的粒子组成的,它们是不同的。然而,对于微小的光子来说,这些差异是没有意义的。

太阳的光从哪里来的呢?

太阳是一个巨大的气体物质。相对于太阳而言,太阳系中的其他物体包括八大行星以及各种小行星和气体云等都是非常小的,小到可以忽略不计它们的质量。根据量子力学,电子在原子中的能级是不连续的,即是量子化的。因此,借助于光电效应,每一种元素都有它们自己特定的光谱。根据对太阳的观测,通过比对元素的光谱,使我们发现,在太阳中的绝大部分物质,都是氢原子。

其中,只有极少量的氦原子。所以,太阳是一个由氢原子组成的天体。由于太阳的质量非常大,借助于引力的收缩,使太阳具有很高的温度。虽然,其表面温度只有几千度但是,其内部的温度却高达几千万度。于是,在太阳的核心部分会发生核聚变反应,即由四个氢原子聚合为一个氦原子。在这一聚合反应的过程中,大约有百分之0.7的质量转化为能量,确切地说是转化为高能的光子。

不过,这些光子还不能马上逃离太阳,其需要经过几百万年的时间,才有机会透过无数个氢原子的阻碍,从太阳中作为光辐射了出来。这就是太阳成为恒星而发光的原因。也正是因为只有在太阳内部的深处进行核聚变反应,才使得太阳可以持续而稳定地对外辐射光芒。如果太阳的质量再大几倍的话,就会增加其核聚变的比例,从而在较短的时间内以红巨星的方式结束其生命。

光子从玻璃进入真空会突然加速,力量从哪里来?

小时候,我们看问题,往往是孤立和片面的,只盯着眼前的现象,却忽视了其背后的原因。所以,在与其他的小朋友交往时,双方的关系忽好忽坏。到了十几岁,就成了愤青,无论是看问题还是行为处事都非常激进。只有到了成家立业,才逐渐地成熟起来,可以比较全面地考虑问题了。在科学研究中,也是如此,需要我们有较为广阔的视野,能够综合各种不同的情况进行分析,从而形成有机统一的世界观。

例如,不存在绝对孤立和自由运动的物体。因为,存在着影响物体运动的物理背景。由此,物体的运动才是有意义的。于是,任何物体外在的能量都有两种不同的存在形式,其一是相对于自身的动能,其二是相对于空间的势能。如果套用到人的身上,就是由于人类社会的存在,使个人的价值,一方面体现在其拥有的学识技术和人品而另一方面则是其在社会中所获得的地位,如学历和职称等。

因此,当外部环境发生变化时,无论是物体还是个人,他们与外部环境的关系都会发生相应地改变,从而使不同形式的能量或个人技术与社会地位发生相应的转化。例如,光子的能量有动能和势能之分。只是,由于光子的质量非常小,以至于光子的能量变化主要是其势能的增减,从而表现为光速相对于光子的能量和其空间的不变性。于是,一旦外部空间发生了不同速度的变化,如运动的恒星发出的光,就会使光速相应地变化,以保持其与空间的不变性。

此时,光子的动能增大了,由其部分的势能予以补偿。这就是著名的运动红移。如果,不是空间的速度发生改变,而是其密度减小的话,比如宇宙的膨胀,也会使光速进行相应地调整。光速会相应地增大,以保持其相对于空间的势能。由此,也会由光子的部分势能转化为其动能。这就好比赤脚划水运动,河水的密度小于海水,因而其需要更高的滑行速度来承载人体的重量。

这是光红移的另一种现象,即膨胀红移。同样,虽然我们没有机会看到宇宙中空间密度的变化,使光速呈现出一个不变的自然常数,但我们可以采用另一种改变空间密度的方式,即让不同的空间相互重叠,然后增加空间的密度。这就好比为了加强锻炼,光靠自己的体重走路是不够的。还需要在腿上绑沙袋,做负重训练。因为,在我们眼里,不同的空间是由不同的粒子组成的,它们是不同的。然而,对于微小的光子来说,这些差异是没有意义的。


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