【菜科解读】

如果要问宇宙中有什么是绝对的？那么，在物理学当中，有一个东西是绝对的，那就是光在真空中的速度近似等于30万公里/秒。

那光为什么会这样拥有这样的速度？它的动力到底是什么呢？

其实，答案很简单，光不需要动力，基本粒子天生就拥有光速，而光没有静止质量，它没有被希格斯场所减速，而其他基本粒子因为拥有静止质量，因此被希格斯场所减速，所以达不到光速。

那具体是咋回事呢？

质能等价

在物理学界，即便是物理学的发展得到了前所未有的推荐。

在一些基本的概念上，科学家们依然推荐得很痛苦，比如：质量，能量和光速。

伽利略曾经就挑战过光速，而且他仅仅是尝试去测光速，却只能以失败而告终。

到了20世纪，有一个物理学界的天纵奇才出现了，他就是爱因斯坦。

在他1905年发表了四篇极具开创性的论文，其中就包括大名鼎鼎的狭义相对论。

除了狭义相对论，在当年最晚发表的一篇名为《质能等价》的论文是补充狭义相对论的。

在这篇论文当中，爱因斯坦提出了一个大名鼎鼎的质能方程E=mc^2，这个方程是爱因斯坦用来描述质量和能量的关系的，其中就用到c^2，也就是光速的平方。

这个方程描述了一个等价关系，假设有个物体的质量是m，那它所拥有的能量E就是mc^2。

在推导质能方程的过程中，爱因斯坦论述了信息、物质、能量的极限速度是无法超越光速。

如果要达到光速，那么静止质量只有等于0时。

后来科学家们发现，爱因斯坦这篇文章存在着循环论证的问题。

不过，在几位物理学家和数学家的共同努力下，也最终拿出了十分严谨的证明。

可能你要问了，凭什么信息、物质、能量的速度不能超过光速？

爱因斯坦当年只是用光速不变原理推导得到这个结果，但更深层次的原因并没有给出解释。

不仅如此，实际上爱因斯坦也没有解释到底什么是质量？不过，后来有一批物理学家一并解决了这2个问题。

那具体是咋回事呢？

希格斯场

科学家实际上是基于原子结构的研究从而解决这个问题的。

我们都知道，原子都是由原子核和电子构成的。

电子无法再分，而原子核还可以继续分为质子和中子。

其中质子是带正电，中子是不带电的。

可是你想过没有，原子核内有那么多质子， 不应该因为同种电荷相排斥而被弹开吗？

其次，科学家还通过轰击质子和中子的实验发现，质子和中子也应该还可以再分更小的粒子。

这种粒子后来被称为夸克。

除此之外，原子核还存在着衰变的现象，比如：β衰变，一个中子衰变成一个质子、一个电子和一个中微子。

基于这些现象，科学家提出，在宇宙中存在着四种基本作用力，分别是强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用和引力。

其中，强相互作用把夸克束缚在质子当中，也把质子束缚在原子核当中，因此它们的强度要大于电磁力，衰变则是由弱相互作用引起的。

科学家利用一套叫做规范场的理论，试图把四大相互作用统一起来，他们几乎完成了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的统一。

但是有一些科学家就发现了一个问题，这其实就是质量问题。

根据这套理论，物质的质量到底从哪里来呢？

科学家发现，物质99%的质量来自于强相互作用把夸克束缚在质子和中子当中的能量，我们可以通过上文提到的质能等价计算得到。

至于剩余的1%的质量则是来自于各种基本粒子的。

这听起来其实很完美有没有？

可问题就出在，在规范场当中，夸克和电子这类基本粒子是不应该有质量的。

其次，相互作用在规范场论当中可以看成是把某种粒子扔来扔去的结果，比如：强相互作用就是把胶子扔来扔去；

而弱相互作用就是把W玻色子和Z玻色子扔来扔去；

电磁力就是把光子扔来扔去。

胶子和光子明明是没有质量的，可W玻色子和Z玻色子却有质量，这很是奇怪。

后来，为了解决这个问题，科学家不得不提出另外一个假设来给规范场论做补充。

他们提出了希格斯机制，他们认为宇宙中遍布着一种场叫做希格斯场，当粒子通过时，希格斯场会和粒子发生作用，会导致粒子减速并获得质量。

物质剩余的1%的质量就是希格斯场赋予的。

但是并不是所有的粒子都会和希格斯场发生作用，如果粒子的静止质量是0，那么它就不会和希格斯场发生作用，那它的速度就应该是光速。

光子的静止质量是0，所以它没有被希格斯场减速，所以它的传播速度是光速。

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。

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