现代物理学科普 笔记 5

宇宙红移

三种红移：

1. 多普勒红移
2. 引力红移
3. 宇宙学红移

一般情况下，电磁波和光可以等效

400nm飞行，因为宇宙空间膨胀，波长增加，朝红光移动

因此就可以算距离

问题：知道原始波长

所有光子的波长都红移了

方法：利用吸收谱线

即原子的能级轨道跃迁（本质：光子被电子吸收）

太阳内部核聚变，大量光子，穿过太阳时就可以经过几乎所有原子。因此就可以知道太阳的组成成分

有很多星星和太阳一样，然后红移效应会移动。

那样子就可以整体矫正

所以呈线性关系

光速

Q1 : 光没有静止质量，但有动量？

狭义相对论

静止质量为0的粒子，其速度一定是光速

能量和动量关系：

$$P=mv\\ E_k=\frac 1 2mv^2\\ E=mc^2$$

若 $m=0$，发现不对

说明上面的公式由局限性，实际

$$E^2=(pc)^2+(mc^2)^2$$

此时 $p\neq mv$，更准确定义：

$$E=hv\\ p=\frac{hv}c$$

对于一个物体，$E^2$ 是恒定。

所以当有 $m$ 时，$c$ 无法取到最大值。

Q2 : 光子为什么是能量传递的最小单位？

其实还有胶子，但不常见（原子核内才有）

能量传递本质：物体交换粒子

但粒子有质量，那就会衰变或辐射

而衰变的终点基本上是光子

Q3：为什么引力也是光速？

未定论。但引力波的传播速度和光速基本无差值

2017 引力波和电磁波共同看到双中子星合并事件

相对论：两个张量自由度就是引力波

引力子是规范波色子

因为引力不会衰变，所以引力子的静止质量为0

所以引力的速度是光速