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1 # 火星一號
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2 # 使用者6165687419
光子是基本粒子,人類已知科學和技術無法測量基本粒子的密度。僅知道體積是不夠的。而實際上,光到底是波,還是粒子,還是同時具有的波粒二象性,目前還存爭議。所以談這個話題,等於在研究科幻小說。
光子是基本粒子,人類已知科學和技術無法測量基本粒子的密度。僅知道體積是不夠的。而實際上,光到底是波,還是粒子,還是同時具有的波粒二象性,目前還存爭議。所以談這個話題,等於在研究科幻小說。
準確地說光子沒有靜止質量,否則光子就不可能以光速運動。在物理學中,速度可分為兩種,一種是光速,一種是低於光速。如果物體的靜止質量為零,那麼,這種物體的運動速度只能為光速。反過來,如果物體的運動速度為光速,那麼,這種物體的靜止質量必定為零。由於光子的運動速度為光速,所以光子的靜止質量必定為零。如果物體具有靜止質量,那麼,這種物體的運動速度只能低於光速。也就說,如果光子具有靜止質量,其速度就不會是光速。為了方便理解,我們可以看一下狹義相對論的運動質量計算公式:
其中m為運動質量或者說相對論質量,m0為靜止質量,v是速度,c是光速。
當v→c時,√(1-v^2/c^2)→0+,m→+∞。因此,具有靜止質量的物體,它的運動速度只能低於光速。當v=c時,√(1-v^2/c^2)=0,如果靜止質量不等於零,公式將變得無意義。但如果靜止質量等於零,則公式可以變成0/0型不定式,在高等數學中,這樣的形式是有意義的。因此,光子必須沒有靜止質量,但光子可以擁有運動質量。
首先,根據質能方程,光子的能量和運動質量具有如下的關係:
E=mc^2
其次,又由光子能量的計算公式如下:
E=hν
所以E=mc^2=hν,從而可得:
m=hν/c^2
在上述公式中,h是普朗克常數,光速c也是一個常數,所以光子的運動質量只與頻率ν有關,其大小是有限的。雖然有些人主張物體不存在運動質量,只存在靜止質量,運動質量是能量的表現,但這裡使用運動質量的概念其實是有助於理解的。總之,光子以光速運動,靜止質量必須等於零,否則光子的速度只會低於光速。