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299792458m/s,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500-1000万个原子。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299792458m/s,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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