在已知的基本粒子中，光子顯得很特別，因為它們總是會以光速前進，而這種速度也是人類目前所發現的物質運動速度的極限。那麼問題就來了，光子是怎麼達到光速的？它們的動力從何而來呢？下面我們就來聊一下這個話題。

在19世紀之前，人們普遍認為光其實就是一種電磁波，它只有波動性，然而這種理論卻解釋不了一種特殊的現象——光電效應。顧名思義，所謂的光電效應就是指光產生電的一種現象，其原理就是某些物質內部的電子在吸收了光線中的能量之後逸出，然後就產生了電流。

根據經典電磁理論，光的能量取決於光的強度，並且還可以疊加，也就是說，如果光線足夠強，又或者光照時間足夠長，那麼物質內部的電子就肯定可以吸收到足夠的能量，進而產生光電效應。然而實際情況卻並非如此，科學家發現，在頻率不足的情況下，不管光線有多強、光照時間有多長，光電效應都不會發生。

科學家為此困擾了很長一段時間，直到1905年，愛因斯坦才對其進行了合理的解釋，他認為光的能量並不是連續的，而是可以細分成一份一份的，每一份能量就是一個光子，其能量大小可用公式“E = hv”來描述（其中h為普朗克常量，v則代表光的頻率）。

愛因斯坦指出，光子是光的最小單位，它是具有粒子性的，由於光子的能量只與光的頻率有關，而電子每一次只能吸收一個光子的能量，因此在光的頻率不足時，電子就始終無法得到足以讓它逸出的能量，光電效應自然也就無法產生了。

愛因斯坦的理論隨後通過了科學家的驗證，他也因此獲得了1921年的諾貝爾物理學獎，從此之後，人們知道了光子同時具有波動性和粒子性（即波粒二象性），因此我們有必要分別從波動性和粒子性來展開討論。

從波動性的角度來講是比較簡單的，因為光子可以看作是量子化的電磁波，而在我們的宇宙中，電磁波的傳播是不需要動力的，而根據麥克斯韋電磁場方程組，變化的電場會在空間中激發出磁場，而變化的磁場又會在空間中激發出電場，如此交替進行，就產生了電磁波，因為電磁場的建立速度是光速，所以電磁波的傳播速度也是光速。

從粒子性的角度來講就要稍微複雜一點了，我們先來看一張圖。

上圖為包括了所有已知基本粒子的粒子物理標準模型，其右上角的“希格斯玻色子”就是大名鼎鼎的“上帝粒子”，而之所以會有這種稱號，是因為“希格斯玻色子”是“希格斯場”的場量子化激發，而後者則在宇宙中無處不在，凡是可以與其發生耦合作用的基本粒子都會被賦予靜止質量。

然而光子卻不會與“希格斯場”發生耦合作用，所以光子就沒有靜止質量，換句話來說就是，光子的靜止質量為零。

根據狹義相對論，如果一個靜止質量為零的基本粒子的運動速度低於光速，那麼它的能量就為零。很明顯，光子的能量是不可能為零的（實際上，能量為零的基本粒子在宇宙中根本就不可能存在），據此我們可以得出，由於光子的靜止質量為零，所以它們就只能以光速運動。

值得一提的是，粒子物理標準模型中的“膠子”也不會與“希格斯場”發生耦合作用，其靜止質量也為零，因此它們也只能以光速運動，除此之外，科學家們假想中的“引力子”也是屬於這種基本粒子。

綜上所述，無論是從波動性的角度還是從粒子性的角度來講，我們都可以得出一個結論，即光子一旦產生，其速度就是恆定的光速，並沒有什麼“達到光速”的加速過程，而由於在光子的傳播過程中是不需要動力來進行驅動的，所以也就談不上“動力從何而來”了。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家

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