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发表于 2019-3-26 21:50:18
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严谨回答,未知。
关于光的传播到底要不要介质,在很多场合下答案似乎很显而易见。
世界上几乎所有写在教科书里有关光的传播介质的描述,基本都是一致的回答——光的传播不需要介质。
但事情有那么简单吗?
讨论这个问题我们需要知道其他的一些东西,首先我们要明白的是,物理学里说的介质是指什么?
根据百科给出的解释
波动能量的传递,需要某种物质基本粒子的准弹性碰撞来实现。这种物质的成分、形状、密度、运动状态,决定了波动能量的传递方向和速度,这种对波的传播起决定作用的物质,称为这种波的介质。
我们可以认为标准物理里认为的介质首先是一种实物粒子,其二这种实物粒子能对波的传播起决定作用。
它可以光介质、 电介质、机械波介质、磁介质等等
在其他有些定义里,更是这样简单地陈述——一种物质存在于另一种物质内时,后者是前者的介质 而楼主给出的暗物质,实际上只是天文物理学家对各种证据下都说明似乎存在的一种和普通物质有很大区别的东西的统称,它或许是一种粒子,抑或是几种粒子,这些粒子可能是我们发现的了,抑或是我们还没发现的。
除了近几年发现的大尺度宇宙下的暗物质团引力透镜,最早的暗物质证据是上世纪科学家对矮椭球星系旋转速度的观测。
这东西怎么回事呢?简单来说是星系外围的恒星绕核心的运动速度,大于用经典物理学对核心可观测物质质量提供的向心力求出的速度。这很匪夷所思,按照对可见物质的质量估计,这个星系压根不能留住旋转速度如此大的众多外围恒星?
这如何解释呢?经典物理学对这种低速世界的计算没有出错的,科学家只能模拟增大星系的质量(质量大了能提供的向心力就大,恒星运动速度可以更快)。有趣的是,增大的质量很大部分是环绕着整个星系的,并不集中在核心!
可是星系的质量大部分就在核心啊!用望远镜看见的物质大部分就这核心啊!难道环绕整个星系的还有我们看不见的东西?——科学家就将这种东西称为暗物质,或者暗质。像上面说的一样,它只是科学家对一种不知道的东西的称号,并不指代任何已知的东西。
说了上面一大堆,就想说明介质和暗物质在科学家的研究里并没有多大关系。
那么,光的传播到底需要介质吗?
讨论这问题又要说明一个东西,就是真空如何定义?
查阅百科,上面是这样说的
真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态,物理上的真空实际上是一片不停波动的能量之海。
哇,这定义。。。前一句给的也太随便了吧。。。这不是说真空环境我们也可以随便制造?气压小于标准大气压而已,这有多难?
这里我们不管,其实我们很多人希望的真空应该是远离地球很远的太空那种的,没有一丁点空气的地方,研究地球的科学家要求不那么高,它们把空气稀薄的地方就称为真空,这不是我们要纠结的地方。
我们在意的是研究量子物理的科学家认为的真空,也就是上面定义里的后半句——能量之海。
上世纪初,关于光的介质的猜测——以太学说,在经历了几百年的风霜雨雪,最终在爱因斯坦的笔下彻底退出历史舞台,退出物理学的舞台。
从那时候起,所有的教科书里光的介质说明,渐渐地就改成光传播不需要介质。
说到这里,对比介质的定义和量子物理学研究的真空。一个是有实物粒子为代表的东西,一个是充满能量和正反粒子的地方,它们确实没啥关系。
但有关光的传播需要网文上称为真空场的介质的说法还是不绝于眼,但实际科学还在探索。
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