光的速度为什么是每秒30万千米,而不是更快一点或慢一点?(3)
2023-04-27 来源:飞速影视
勒克斯对经典电磁学和量子涨落的关系问题非常感兴趣。
这种短暂的现象存在却又像鬼魂一样虚无,但产生的包括电磁在内的影响的确可以被测量到。这是因为量子真空的短暂刺激是以具有相同或相异电荷的粒子和反粒子对出现的,例如,电子和正电子。真空中的电磁场会改变这些粒子和反粒子对,产生电反应,同时由于磁场的影响产生磁场反应。这种现象为我们计算而非仅仅测量真空中的电磁性能提供了一种方法,从而导出光速c。
早在2010年,德国普朗克光学研究所的物理学家歌德·勒克斯及其同事就做了这样一个实验。他们利用量子真空中的虚粒子计算出了电常数ε0。之后,法国巴黎第十一大学的物理学家迈克·厄班及其同事受此启发,根据量子真空中的电磁特性计算出了光速c。2013年,他们宣布利用他们的方法得出的数值准确无误。
这个结果令人满意,但并不那么明确。首先,厄班及其同事不得不做一些没有根据的假设。这需要做全面的分析以及实验,证明光速c确实可以从量子真空中获得。然而,勒克斯告诉我说,他仍然对经典电磁学和量子涨落的关系十分感兴趣,并因此一直在做一个完整量子场论指导下的精密分析。同时,厄班及其同事建议设计新的实验,测试两者之间的关系。因此,光速c最终会有一个更加基本的理论为根据,这个期望是合理的。然而, 问题就会迎刃而解吗?
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毫无疑问,光速c只是几个基本常数或普适常数之一。人们认为这些常数适用于整个宇宙,而且恒定不变。比如,万有引力常数G,用以描述整个宇宙的引力强度;在微观尺度上,普朗克常数h确定量子效应的大小;电子电荷e 是电的基本单位。
常数的数值非常精确,例如,h的测量值就精确到了小数点后34位。但这些数字又提出了很多悬而未决的问题:它们真的恒定不变吗?什么情况下它们是“基本”常数?它们为什么会有值?它们会告诉我们什么样的物理事实?
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