光子是如何达到光速的？谁给它的动力？

如果要问宇宙中有什么是绝对的？

那么在众多的答案当中，“光速在真空的传播速度是物质、信息、能量的最快传播速度”很可能是最佳的答案。那么问题来了，光速为什么是物质、信息、能量传递的最快速度？光的动力来自于哪里？为什么光可以直接达到光速呢？

相对论

要了解这个问题，我们首先要从相对论说起。话说在1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论。在这个理论中，爱因斯坦破天荒地以“光速不变原理”和“相对性原理”作为基础构建起了一座全新的物理学大厦。而通过光速不变原理，我们可以推导出物质、信息、能量的极限速度是光速。

爱因斯坦的这个理论刚提出时，并没有引起很大的反响，只有学术圈里的几个人感觉爱因斯坦是水平不错的科学家，但是他们并不认同爱因斯坦的理论，其中最具代表性的人物就是量子力学的奠基人：普朗克。

这些科学家之所以无法接受爱因斯坦的理论，是因为这个理论实在是太颠覆三观了。不过，随着后来各种实验对相对论的验证，使得相对论越来越被科学界所接受，爱因斯坦也逐渐开始名声大噪，直至被公认为20世纪最伟大的科学家。

可是爱因斯坦的相对论只是告诉我们，光速是信息、物质、能量传递的最快速度，但却没有告诉我们为什么会是这样，这好像是冥冥之中注定的一样的，就好像是宇宙中最底层的属性。那后来科学家们搞明白这个问题了吗？

量子力学

如今流传着一句话“遇事不决，量子力学”。虽然这句话多少有点嘲讽的意味，但是量子力学本质上就是一种解释自然现象的思维方式。为什么这么说呢？

我们都知道，科学起源于2000多年前的古希腊。古希腊哲学家在思考“万物的本原”时，就提出了两条路径，一条路径是研究万物之所以成为万物的原因和规律，后来这条路径被称为形而上学；另一条路径是研究构成万物的最小单位，从微观的角度来解决这个问题，这条路径也被称为自然哲学，后来演化成了如今的科学。由于科学的叫法是在19世纪初才有的，而牛顿生活在17，18世纪，因此，他的著作才会叫做《自然哲学的数学原理》。

而量子力学走的就是后一条路径，从微观的角度来解释万物运转的规律。光速这件事就可以用量子力学的角度来解释，那具体是如何解释的呢？

这就需要我们对微观世界有一定的了解。20世纪中期，科学家利用对撞机撬开了微观世界的大门，获取到了许多微观世界的物理学现象。结果他们大吃一惊，因为他们发现了好多的粒子，如何给这些粒子分类就成了当时科学家极其头疼的问题。

最终，科学家结合量子力学和狭义相对论，弄出了一套粒子物理标准模型。在这套理论中，构成万物的是基本粒子，基本粒子分为两类，一类是费米子（费米子又分为夸克和轻子），一类是玻色子。

费米子可以粗暴地理解成为把物质切到最碎时的“颗粒”，无法再继续切下去了，它们的存在使得物质都具有一定的体积；而玻色子则是把这些“颗粒”连接起来的基本粒子，它们依靠的是传递相互作用，起到了胶水的作用。我们举个例子，就拿人体中所需要的氧气来说。

首先，3个夸克（一种费米子）通过胶子（一种玻色子）传递的强相互作用结合形成了质子和中子。

而质子和中子通过介质（也就是一种玻色子）传递的核力结合形成了原子核，而原子核和电子（也是一种费米子）通过虚光子（一种玻色子）传递的电磁相互作用结合形成了氧原子，氧原子直接通过化学键（本质上也是电磁相互作用）结合形成了氧分子，一堆氧分子聚到一起也就是氧气了。

可能你要问了，说了这么多和光速有什么关系呢？

科学家发现这套理论有一个硬伤，如果那就是粒子的质量从哪来。科学家通过计算发现，传递物质99%的质量来自于传递强相互作用的能量（通过质能等价理论可以等价于相对应的质量）。那剩余的1%呢？

为了解决这个问题，科学家假设了宇宙中遍布着一种希格斯玻色子，它可以赋予粒子质量，通过的方法就是给粒子减速。也就是说，起初所有的粒子传播的速度都应该是光速，但是绝大多数的粒子都被希格斯粒子给减速了，并获得了质量。只有光子没有被减速，因此光子还保持着光速。因此，光的传播速度是光速，它并不需要动力。这同时也解释了为什么物质、信息、能量传递的速度不可能超过光速。当然，科学家只是做出了理论假设，凡事都要讲求证据。

后来，LHC大型粒子对撞机找到了希格斯玻色子存在的证据，提出理论预言的科学家还因此获得了诺贝尔物理学奖，希格斯玻色子的理论才成为了科学家的主流理论，被科学家们所认可。

总结

光子之所以可以达到光速是因为粒子在静止质量为0时传播速度就是光速，只是大多数的粒子由于被希格斯玻色子减速从而获得质量，所以大多数粒子并非光速，而光子并没有被希格斯玻色子减速，因此，可以保持光速。