光係咩? | Kurzgesagt

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光,是我們與宇宙之間的連繫

透過光,我們可以遠眺星星, 甚至回望過去,探索存在的起源

可是,什麼是「光」?

簡單來說

光是傳遞能量的最小單位

光子是沒有實際大小的基本粒子

它們不能被分割,只能夠被創造或被破壞

光亦具有波粒二象性

它同時既是粒子,亦是波動 (雖然不是完全正確)

另外,我們所說的光,所指的是「可見光」

它只是電磁頻譜的一小部分

是電磁輻射形式的能量

電磁輻射包含大範圍的波長及頻率

伽瑪射線的波長最短

因為它們是最高能量的光子

大部分的伽瑪射線的波長只有不到十皮米(x10^-12)

比氫原子更加細

參考:氫原子比起一角硬幣的大小

相等於一角硬幣比起月亮的大小

可見光位於電磁頻譜的中間

波長介乎 400 - 700 納米(x10^-9)

大概是細菌般的大小

在電磁頻譜的另一端

無線電波的波長高達 100 公里(x10^3)

而已知最大的波長

可以跨越一萬公里至驚人的十萬公里

遠比地球大

從物理學的角度

所以不同的電磁波都是一樣的

它們皆具有波粒二象性,並以光速(c)前進

只是頻率各異

那麼,可見光有什麼特別之處?

那…其實沒有什麼特別

我們的眼睛只是恰巧進化成能夠辨別

這個部分的電磁頻譜

可是,這不是完全純粹巧合

可見光是僅有能在水中傳播的電磁輻射

而在數百萬年前,最早的「眼睛」正正是水中演化出來

這是非常明智的一步,因為光不單與物質產生相互作用

光還會被物質改變,更可以收集資訊, 以幫助我們了解周圍的世界,而幾乎不延滯

毫無疑問,這對生存非常有幫助

好了,那光是從哪裡來?

當原子或分子由高能級下降到低能級, 會發出大範圍(不同波長 / 頻率)的電磁波

它們(原子或分子)以發放輻射的形式流失能量

在微觀角度,當原子內的電子由受激態

下降至低能級時,多餘的能量便以可見光的形式流失

同樣地,外來的光可以把電子刺激至受激態

同時電子把外來的光吸收

從宏觀角度,電子的移動衍生出震盪的磁場

震盪的磁場又產生出與其保持垂直的震盪電場

這兩道場各自前進,把能量由一方傳遞到另一方

同時帶著其來源相關的訊息

為什麼光是宇宙中最快的東西?

轉換一下剛才的問題

在宇宙中最快的前進方法是什麼?

正是光速(c)!在真空中,整整 299,792,458 米每秒

每小時十億公里

電磁輻射就是那麼快

所有沒有質量的粒子都以光速(c)前進, 而當中波有加速或其他過程

也就是說,蠟燭發出的光不是由零加速至光速(c)

而是在燭光出發出時,已經是光速(c)

那麼,為什麼光速(c)是有限的?

這一層…沒有人知道

我們的宇宙天生就是這樣

我們沒有很好的答案

光是頻譜的一部分

是像波動一樣的基本粒子

由兩道互相垂直的場(電場和磁場)推進

以宇宙的速度極限前進

好了,那很好,但那些奇怪的東西呢?

例如:以光速前進

及時間、雙胞胎悖論、量子等等的東西?

我們要留待下一段影片

那麼現在,為我們擁有的眼睛而高興吧!

因為它們能夠接收在宇宙中飛梭的時空訊息

令我們能看見東西,並思考我們的存在