光速是音速的多少倍

光速是音速的多少倍 超过音速会音爆，超过光速会不会光爆？

这个问题在历史上拿到了一个诺奖！的确，超光速的带电粒子会产生大量光子，这种现象完全可以称为光爆。

发现者和确认这个现象的物理学家叫切伦科夫，因此现在物理学界把这种现象称为切伦科夫辐射，而不是光爆。

而切伦科夫也因为这项研究而拿到1958年的诺贝尔物理学奖。

图示：核反应堆的“光爆”现象，因为核反应堆释放出一些在水中跑得比光还快的粒子，于是产生了大量光子，让泡在水中的核反应堆呈现出诱人而危险的蓝光，这些光被称为切伦科夫辐射。

等一下，爱因斯坦的狭义相对论不是说，超光速是不可能的，光速就是宇宙中最快的速度，那怎么还会有超光速粒子存在？是啊，爱因斯坦的狭义相对论的发表，的确让一些人错过了诺奖，大多数人就此认为光速不可超越，不管在什么条件下都无法超越！但现在我们知道事实不是这样，不能超越的光速仅仅是真空光速！但悲哀的是，当时的许多科学家并未清晰地意识到这一点。

因此他们错失了一个诺奖，或者您也可以这么想，正因为大多数科学家都默认任何光速都是无法超越的，因此这样的发现和突破才值得一个诺奖！因此现在光速这个词就有了两个含义：一者是真空中光子的速度，这个速度无法被超越。

另一个含义则是光子的实际速度，但光子在不同介质中运动时，就不再能保持速度榜冠军了，这时候就给了其它粒子超光速的机会。

光子不仅能在真空中运动，还能在许多其它介质中运动，比如在空气中，在水中，在玻璃、钻石这类透明材料中等等。

在不同的介质中，光子的速度不一样，当然这些介质中的光速只会比真空中的光速慢，而不会比真空光速快。

当光速发生变化时，就会让光在穿过不同介质的接触面时，发生折射现象。

图示：要解释生活中常见的光折射现象，我们就得承认光是一种波，并且认识到折射现象的本质是因为光波在不同介质中传播时的速度差异造成的，最早把这一现象研究透彻的科学家是惠更斯[1]。

图示：折射率就是真空光速和介质光速的比值，折射率越大表明，光在这种介质中的运行速度越慢。

现在，物理学家已经有了许多实测数据，因此我们知道在不同介质中光子的速度差异很大，如果真空光速记作C，那么光在生活中常见介质里的速度分别为：空气中的光速为99.97%C冰中的光速为76%C（20摄氏度）纯水中的光速为75%C酒精和丙酮中的光速都是73.5%C (在水杯中小心加入纯酒精，能看到两种液体的接触界面，就是因为光速差异导致的折光现象，但酒精和丙酮的液体接触面上就无法看到这样的分界面）玻璃中的光速为66.67%C水晶中的光速为50%C钻石中的光速为41%C晶体碘中的光速为29.94%C此外不同溶液的折光系数也有差异，和溶质以及溶质的浓度有关系。

超光速导致光爆现象的发现早在切伦科夫之前，就有人预言过这样的事情，奥利弗希·维赛德在1888年和1889年，阿诺德索末菲在1904年都曾发表过这方面的理论研究论文，但随着狭义相对论的发表以及被广泛接受，曾经预言过超光速之后会发生什么的物理学家的论文，自然也就被当成过时的论文被人们彻底抛弃了。

也有人看到过这样的现象，放射性物质在水溶液中发光，比如研究镭的居里夫人就看到过并进行了记录，但她没有进一步追问这是怎么回事，默认这些光是放射性的镭自己产生的。

但俄国物理学家切伦科夫（cherenkov ），却专心的探究这个现象，并将其作为自己的博士研究课题，而对放射性物质在水中发光现象的探究，最终让他获得诺贝尔奖，虽然他并没有解释清楚原因，但他的研究排除了许多可能性，比如是放射性物质直接发出了光子这样的可能性。

在切伦科夫研究的基础上，另外两位物理学家Tamm和Frank最终解释清楚了这些光子的来源：“这种奇特的辐射不能用任何常见的机制来解释，例如快电子与单个原子的相互作用或电子的辐射散射。

另一方面，如果我们注意到在介质中移动的电子即使是匀速移动，只要它的移动速度大于介质中的光速，它就会发光，那么我们就不仅可以定性也可以定量地解释这种现象“。

切伦科夫辐射现象的用处确定了超光速带电粒子会发光这事情对物理学很重要，一些非常重要的物理学实验，依赖对这种现象的观察，比如日本的超级神冈实验。

这个实验使用的是神岗的一个废弃矿山而得名，该实验的目的是探测中微子以及质子的衰变。

理论计算表明当质子衰变时，在水溶液中会释放出比光速快的电子，于是就会产生切伦科夫辐射，该实验的目的就是发现这个现象。

质子就是普通氢的原子核，质子的衰变速度和宇宙的命运有关，因为宇宙中的可见物质主要是氢。

注释：1、惠更斯是光波动说的提出者和捍卫者，但不幸的是他的对手是牛顿，牛顿坚持光的粒子说，导致光的波动说被长期忽视，直到后来有了更多实验证据，是无法用光粒子说解释的时候，爱因斯坦站出来成功的将光的粒子说和波动说调和在一起，提出了著名的波粒二象性。

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看到好几个答者说光速不能超越，这是只知其一不知其二。

光的确有类似音爆的现象。

光在真空中的速度固然不能超越，但光在物质中的传播速度比真空中慢。

比如光在水中的速度只有真空中的四分之三。

一个进入水中的高能粒子是可以超过这个速度的。

但凡一个物体在一种介质中激起波动，而它的速度超过了那个波的传播速度，都会激起比较强的冲击波。

一个不运动的波源激起圆形或球形的波面，超波速的波源激起锥形的波面。

下面这张动图也许能告诉你为什么。

你最常看见的这种冲击波在水中，水波的速度很慢，一般的快船都能超过它。

战斗机的音爆能听见（不好受），在一定的气象条件下还能看到。

相对于音爆的光的物理现象叫做切伦科夫辐射，在带电的高能粒子以超过波速在电介质中运动都会发生。

如果不超过光在介质中的速度，粒子的辐射很弱，如果超光速了，会辐射出看得见的蓝色荧光。

发现它的这位前苏联物理学家以及从理论上解释了这个现象的另外两位理论物理学家获得了1958年的诺贝尔奖。

核反应堆辐射出很多高能电子，在水下闪着幽幽的蓝光。

切伦科夫辐射很有用，被广泛地应用到粒子探测器中。