无论走多快,总会有一件事永远无法捕捉:光。光速不仅是宇宙中任何物体都能传播的最快速度,而且被认为是一个普遍常数。所以,无论用什么工具进行观测,真空中的光速都是一成不变的。
如果我们使用电子光电探测器而不是眼睛,我们会发现宇宙中的所有光都是由相同类型的粒子组成的:光子。它具有一些在所有光子之间相同的属性:它的质量为0,它的速度始终为 c(光速),它的自旋始终为1,表示其固有角动量。紫光在人眼可见的任何光子中具有最大的能量,而红色在任何可见光子中具有最小的能量。红外,微波和无线电光子的能量更低,而紫外,X射线和伽马射线的光子能量更高。
通过空间的真空,无论它们的能量是什么,它们始终以光速行进。追赶或奔向光明的速度都没关系;您所看到的行驶速度始终是相同的。改变的是光的能量,而不是速度。移向光,它看起来更蓝,将其增强为更高的能量。远离它,它会显得更红,转移到较低的能量。但是,无论您如何移动,如何使光移动或如何改变能量,这些都不会导致光速改变。有史以来观察到的最高能量的光子和最低能量的光子都以完全相同的速度传播。
但是,如果让光线进入材料,则可以减慢光的速度。任何对光透明的材料都会使这些光子穿过其中,包括水,丙烯酸,晶体,玻璃,甚至是空气。但是,由于这些材料中存在带电粒子,尤其是电子,因此它们与光子相互作用,从而使它们变慢。当光子在空间中移动时,它会表现出振荡的电场和磁场,并且可以与带电粒子相互作用。这些相互作用会减慢它的速度,并导致它们以小于光速的速度移动。