光的速度是宇宙间最快的速度，按照爱因斯坦的理论， 光速是所有物质运动的速度上限，而光子就是以如此恐怖的速度在运动着 。

【资料图】

以我们人类的科技来说，现在还没有任何飞行器能实现光速飞行，就连接近光速都做不到， 如果我们弄清了光子运动的动力是什么，我们是否就能实现光速飞行了呢？

根据百科的解释，光子是一种基本粒子，是电磁辐射的量子，而在量子场论中，光子又是负责传递电磁力的力载子。

光可以说是一种“折磨人的东西”，物理学家无法摸透它的性质，因为它的存在实在是违反我们的常识。在诸多的实验和研究结果中，都表明 光子的内秉质量精确为0 ，换言之， 光子的静止质量为0 。

质量和速度有什么关系？

假设现在你需要把一个球扔出去， 这颗球的质量要是很小，那你应该很轻松就能把球扔得很远 。要是这个球 质量很大 ，就算你用了“洪荒之力”， 球在空中运动的速度和距离可能都不会太理想 。

而且，平常生活中， 几乎所有物质都是有质量的 ，这就是为什么我们觉得物质在运动时，需要 花一定的时间加速 ，才能达到速度上限。

但是光子是没有质量的，这是多神奇的一件事！ 这意味着光子没有物质性质的实体，不需要遵守其他实体质量物体需要遵守的物理性质，它可以很轻松地运动到千里之外。

光子不需要动力驱动， 它从开始运动起，就已经达到了光速 。这是光子的性质，同时也是它的自然规律，可以说， 光子本质上就像没有被转换为质量这个格式的能量 。

为什么光子如此神奇？为什么光子移动的速度是个精确值？为什么光子没有质量？我只能用物理学家Richard Feynman的话来回答你： “没有人能解释为什么光的速度是这样的。”

不可打破的光速，无法理解的光子

在往期的文章里我们也提到过， 光速只能被测量，而任何对光速更精准的测定， 都不会改变这个速度的精确值 ，被改变的反而是我们对米的概念 。

就好像每个人都生活在宇宙中，人们只能学习和了解宇宙，即使新的观测推翻了之前的结论，被改变的也只是人们的认识而非宇宙本身， 宇宙就在那里，光子的速度也是一样 。

物理学家为了揭开光子的谜团，努力了好几百年。在17世纪至18世纪，当时的物理学界分成了两派： 光微粒说与光波动说 。

物理学家普朗克

持第一种意见的人认为， 光是由无数微小粒子组成的物质 。认为光是波动的物理学家则说， 光是一种弥漫在宇宙中的以太所传播的波动 。

前者可以解释光的直线移动与反射， 但无法解释光的折射、衍射现象 ，后者能够解释光的大部分现象， 却依然不能正确解释光的衍射 。

随着物理学的发展，传统的牛顿世界观被打破，量子力学也成为现代物理学的“明星”， 那么现在的光是如何被解释的呢？

波粒二象性

光子和其他量子一样， 同时具有波和粒子的双重性质 ，这就是大名鼎鼎的 波粒二象性 。

以前的物理学家想用粒子或波，这样的单一性质来解释光子，却总是有解释不了的地方，谁曾想人家光子 同时具有波动性与粒子性这两种特性 ，光不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。

正如爱因斯坦所说：“两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是合在一起便可以。”

波粒二象性能够帮助我们更好地理解，为什么光子一诞生就达到了光速：

粒子的速度是由波函数的相位的变化率决定的，而这个相位的变化率在量子生成的瞬间就已经被确定下来了。也就是说，光子生成的那一刻，它的速度就已经被“预设”为光速了。

归根结底， 光子之所以可以达到光速，是因为它没有质量 ，而我们建造的所有飞行器都具备质量，要想以光速飞行，必须有一个无限大的推力才行，而这个推力要多大，谁都不知道。

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