光是什麼態

光有狹義的光和廣義的光。

狹義的光就是我們人類眼睛能夠看到的光，叫可見光。

廣義的光包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。這裡面除了可見光，其他的光我們都無法看到，但透過人造的各種儀器裝置能夠得到這些光效應影像。

這些光有一個總名稱，叫電磁波。

電磁波的傳播媒介為光子，因此都屬於光的範疇。

電磁波譜有波長和頻率，上述的每一種“光”都有自己的波段和頻段，從無線電波開始到γ射線，波長是從長到短，頻率從低到高。

無線電波波長可達數千米以上，頻率可低至10^6Hz以下；而γ射線波長短至10^-12米以下，頻率可高達10^20Hz以上。

我們肉眼能夠看到的可見光部分，波長在0。38~0。76μm之間，頻率在4。2×10^14～7。8×10^14Hz之間。

因此，可見光本質是一種處於特定頻段的光子流。

光源發出的光，是因為光源中的電子獲得額外能量，並釋放能量的結果。

電子獲得的能量如果足夠它躍遷到更外層軌道，剛好填補了所在軌道的空位，就會從激發態到達穩定態。這個時候電子不會釋放能量，因此也就不會產生光；

但能量不足以使其躍遷到更外層軌道，到達合適的位置時，電子就會加速運動，並釋放能量；當電子再次躍遷回之前的軌道時，也會釋放能量。

不管是電磁波譜哪個頻段，還是可見光頻段，釋放出的能量都是以光子為傳播媒介，光子的特性就是一出生以光速直線運動。

光速在真空中直線運動速度為299792458米/秒（m/s）。

因此，光的本質是“光子”。

1905年，愛因斯坦發表的《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》論文，正確的解釋了光電效應，他將光束描述為一群離散的量子，而不是連續性波動。

這個嶄新看法讓人們對光子的量子特性有了更深刻的理解，給馬克斯·普朗克量子力學研究提供了支援，對量子波粒二象性提出產生了重大影響。

由此，愛因斯坦獲得了1921年諾貝爾物理學獎。

1923年，法國物理學家德布羅意提出，所有物質都具有波粒二象性，光子當然也不例外。

光子沒有靜質量，只有動質量。

根據愛伊斯坦光子理論，光子能量為：E=hγ=hc/λ

根據德布羅意理論，光子動量為：P=h/λ=hγ/c

式中，h為普朗克常量（h=6。62607015×10^-34J·s），c為真空光速，λ為光的波長，γ為光的頻率。

光速極限、光速恆定是狹義相對論的立論基礎。

這是愛因斯坦給這個世界設定的一條紅線。

現代任何理論都是建立在這個紅線基礎之上的，如果這個紅線被打破，整個現代物理學大廈就要傾倒，科學理論就要在廢墟上重建。

幸運的是這個紅線經歷了100年檢驗，經過科學家們的無數觀測、發現、實驗驗證，都證明是無比正確的，沒有一例反證能夠打破這個紅線。

光速極限就是說，在我們世界，沒有任何有靜質量物體能夠達到真空光速的速度，更不可能超過這個速度；

光速恆定就是說，在任何慣性參考系，光速都是恆定的，光速也不可以疊加。

光速極限表示式為：M=m/√［1-（v/c）²］

其中M為物質的運動質量，m為物質的靜質量，v為運動速度，c為光速。

光速恆定表示式為：v=（v1+v2）/（1+v1xv2/c²）

其中v為物體疊加速度，v1、v2為兩個運動源速度，C為光速。

宇宙膨脹超光速不屬於有質量物體運動速度。

宇宙膨脹是現代大爆炸宇宙標準模型的立論之基。

天文學家、物理學家埃德溫·哈勃在上世紀早期發現了星系紅移現象，經過長期研究提出了哈勃定律。

這個定律認為，宇宙一直在膨脹，星系離開我們的速度越遠越快，各向同性，與距離有一個線性關係。

哈勃定律表示式為：V= HD

其中，V為天體離開我們的速度，H為哈勃常數，D為天體與我們的距離。

這些年測得的多次哈勃常數，平均約為75（km/s）/Mpc，可觀測宇宙半徑約465億光年，將這些資料代入，可計算出在可觀測宇宙最遠處，宇宙膨脹的速率達到光速的3倍多。

但宇宙膨脹是時空本身的膨脹，並不是某個具體有靜質量的物質運動達到光速。

而且宇宙膨脹是一種疊加效應，就像吹氣球，氣球表面的點點花紋隨著氣球膨脹而相互分開，近距離的點點分開得很慢，而以一點為座標，觀測最遠處那個點點，分開速度的離開基點的速度才會很快。

距我們465億光年的天體離開我們的速度達到光速3倍多，而距離我們326萬光年的地方只有75km/s，距離我們1光年處呢？理論計算只有2。3cm/秒，甚至可以忽略不計。

因此宇宙膨脹速度不違背光速藩籬。

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