鄂元娟|如果把光速降为0会发生什么？
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大家都知道 ， 光线在真空的传播速度最高 ， 达到30万公里每秒 ， 而且这个传播速度不会因为任何的外力而改变 ， 只有当光线从真空进入另外一种介质中 ， 才会不同程度地发生传播速度的降低 。 不过 ， 在上世纪末 ， 哈佛大学的科学研究团队 ， 利用激光束撞击气态钠原子云 ， 最终使得钠原子几乎完全停止了热运动 ， 同时观察激光在钠原子云中的行进路线 ， 发现这些激光束逐渐变暗 ， 直至在观测仪器中完全消失 ， 这个实验被称为“光速降低实验” 。 那么 ， 光速是否会在真空中被降低甚至降到0呢？
【鄂元娟|如果把光速降为0会发生什么？】爱因斯坦在提出狭义相对论时 ， 有一条著名的前提假设 ， 即光速不变原理 ， 将光线在真空中的传播速度认定为一个永恒的定值 。 按照现代物理学特别是量子力学的解释 ， 真空并不是完全绝对的虚空 ， 如果从光子的微观角度来考虑 ， 那么真空中是存在着很多虚粒子（虚光子）的 ， 这些虚粒子的存在时间非常短 ， 在极短的时间内产生 ， 又在极短的时间内湮灭 ， 也就是说真空中的一个处于负能态的电子会偶然接受一个虚光子 ， 然后从真空中“逃离”出来 ， 然后又在极短的时间内又“返回”真空中 ， 在此过程中会重新释放虚光子 ， 这个过程也被称为“量子涨落”现象 。
而真空中的电子在从高能级回落到低能级 ， 就会有一定的能量损失 ， 这个时候就会向外释放出一个实光子 ， 无论是虚光子还是实光子 ， 都不能脱离宇宙时空 ， 也不能与任何有质量的物体所组成的坐标系进行速度的复合 ， 所以光速拥有一个上限 。
根据电动力学 ， 光线属于一种电磁波 ， 其传播速度的数值 ， 等于电磁波在真空中的介电系数与磁导率乘积算术平方根的倒数 。 按照量子力学的观点 ， 无论是正电子还是反电子 ， 它们都既带有电荷 ， 也拥有磁场 ， 电和磁在真空中都可以产生相互的瞬时作用 ， 所以真空中是可以既传导电 ， 又可以传磁的 ， 也就是拥有一定的电导率和磁导率 。 光线在真空中的传播 ， 实质上是依靠真空中带电带磁的粒子 ， 不断反复地产生和湮灭来实现传播的 ， 这种传播不论是什么相对的运动 ， 微观粒子的频度与波长的乘积始终保持不变 ， 这也就决定了光速的不变性 。 只有当宇宙时空本身的变化和介质的变化 ， 光线的传播速度才会随之发生的变化 。
以上是从微观粒子的角度分析了光速为何在真空中会有上限 ， 同时又保持着恒定传播速度的本质原因 ， 我们再回过头来看看刚才所提到的那个实验 ， 实验的核心就是通过特定的装置 ， 将钠原子云的热运动不断降低 ， 使之呈现一种特殊的存在状态 ， 即玻色爱因斯坦凝聚态 ， 原子与原子之间靠得非常紧密 ， 以至于当光线射入其中时 ， 光子不断地与这些原子发生相互作用 ， 重复着被吸收和被释放这样的过程 ， 也就是光子的传播路径被无限地压缩和改变方向 ， 所以在观测仪器上看到光线的传播速度明显变慢了 ， 直至光线所携带的能量完全被钠原子所吸收 ， 反而观测不到光线的传播 。 所以 ， 从本质上来说 ， 这个实验本身并未从根本上将光线的传播速度降低 。
说到这个现象 ， 不得不让人联想到太阳内部的核聚变 ， 在太阳内部持续发生质子－质子链式反应的过程中 ， 其实光子已经是很早出产生的 ， 但是这些光子的绝大部分都并未立即离开太阳内部逃逸到太阳表面 ， 而是在高温高压环境中 ， 与周围致密的等离子体不断产生着相互作用 ， 这些光子也是反复进行着被吸收和被释放的过程 ， 这种过程持续的次数越多 ， 光子从太阳中逃逸出来所需要的时间就会越长 ， 本身所携带的能量就会少 ， 有些光子甚至需要38万年才会真正从太阳表面释放到宇宙空间中 ， 所以从太阳表面发出来的光线 ， 是含有不同频率、不同能量的复合光线 。
所以 ， 我们不能简单地从光子从产生到被观测到的时间长短 ， 来衡量光的传播速度 ， 这里面有一个环境变化的问题 ， 从目前宇宙的运行状态来看 ， 光线在真空中的传播速度会长期保持一个稳定的数值 。 如果我们大开一下脑洞 ， 一旦光线在真空中的传播速度降为0 ， 那么现有宇宙的所有物理定律都会失效 ， 因为电磁波的电导率或者磁导率有一项都会变得无穷大 ， 也就意味着微观带电粒子所携带的电荷量以及密度都会趋向于无穷大 ， 微观粒子之间的相互作用力比如电磁力、强核力也都将变得无穷大 ， 所有物体都将无限被压缩而形成黑洞 。
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