光速最快可以達到每秒30萬公里 光速能達到多少

在這個創業網絡宇宙中,沒有什么能比光更快,這是愛因斯坦的相對論告訴我們的 。
【光速最快可以達到每秒30萬公里 光速能達到多少】這句話我們都很熟悉,以至于說的時候經常會忽略一個前提:真理空 。光在不同介質中的傳播速度是不同的 。只有在真理空沒有介質的情況下,光才能達到這個極限 。如果是在水中,光速就達不到那么快,甚至在不透明的固體中也無法傳播 。

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除了光速,我們還經常談論聲速 。與光速相反,聲音一般在固體中傳播得更快,然后在液體中傳播,在空氣體中傳播得更慢,沒有介質就不能在真實空中傳播 。
兩者本質上都是波,但性質相反,因為屬于不同的波:光屬于電磁波,聲屬于機械波 。機械波必須依靠介質進行傳播,而電磁波不喜歡介質阻礙其進步 。我們大致可以理解,隨著介質剛度的增加,電磁波傳播的難度增大,而機械波傳播的難度增大 。
真空是電磁波速度的極端環境,因為我們可以說真空的剛性為零,不可能更小 。另一方面,聲速是不同的 。我們可以知道它的速度下限,在真空中是0 。我們也知道它在空氣體中的傳播速度(15℃),一般為每秒340米 。我們通常說聲速是指聲音在地表大氣中傳播的速度,比如所謂的超音速,但在本文中我們并不是專門指某個環境 。那么問題來了:聲速有上限嗎?
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超音速飛機的音爆現象
由于聲速在不同的介質中以不同的速度傳播,理論上,我們必須測試所有介質中的聲速,然后選擇最快的一種 。顯然,這是不可能的,因為我們不知道宇宙中有多少種物質和狀態 。因此,長期以來,聲音的速度極限一直是科學家們的難題 。
我們已經知道聲音在某些固體中的傳播速度,例如,在20℃的鐵中,傳播速度約為每秒5130米;在花崗巖中,聲速可以達到每秒6000米;在鉆石中,聲音可以獲得極快的速度,大約是每秒18000米 。
這些數據對科學家來說非常重要,甚至成為其他研究的參考 。在地震期間,我們也可以利用這些數據來研究地球的內部結構 。或者超越空,它可以幫助我們研究其他星球 。但是,如果有些物質不在地球上,我們怎么能找出聲音在其中傳播的速度呢?
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雖然我們不可能一一檢驗所有的材料,但物理學的一些成果和基礎數據仍然可以幫助我們從理論上計算出聲速的上限 。來自倫敦瑪麗女王大學、英國劍橋大學和俄羅斯高壓物理研究所風險網絡的科學家團隊發現,聲速實際上取決于兩個基本常數,一個是精細結構常數,另一個是質子和電子的質量比 。
精細結構常數的由來一言難盡 。簡單解釋一下,它是一個創業網絡下的無量綱常數,也就是說它沒有物理單位,或者物理單位是1 。精細結構常數=e2/(40c),其中E為電子的電荷,0為真空介電常數,還原普朗克常數和C為真空中的光速,最終計算結果≈137 。
而且質子和電子的質量比很好理解,只要兩者的剩余質量都可以用來除法 。
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科學團隊在論文中指出:“精細結構常數和質子電子質量比的微妙值,以及它們之間的平衡,決定了恒星中質子衰變和核合成等核反應,最終促成了包括碳在內的基本化學元素的出現 。這種平衡在宇宙中提供了一個“宜居范圍”空,允許恒星和行星的形成,以及支持生命的分子結構的出現 。我們的研究表明,精細結構常數和質子-電子質量比可以簡單地組合成另一個無量綱的物理量,而這個量對于另一個重要的屬性,即波的傳播速度,或固體和液體中的聲速,有著意想不到的特殊意義 。”
話雖如此,團隊最終是如何計算出聲音的速度極限的呢?
事實上,他們最終得到了一個聲速方程 。推導過程比較復雜,就不贅述了 。最后,聲速極限等于精細結構常數乘以1/2質子電子質量比的平方乘以光速 。數學表達式是:
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最終的計算結果是,聲速的極限約為每秒36公里,幾乎是鉆石中聲音傳播速度的兩倍 。
為了證明他們的方程是否準確,研究團隊對大量固體和液體進行了測試,結果表明聲速符合這個方程 。

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