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為什麼光子沒有靜止質量?
很多讀者有時候為了和作者較勁,會問你怎麼知道光子沒有質量,你“稱過”它嗎?你能用實驗證明嗎?遺憾的是確實目前幾乎不可能用實驗直接證明光子靜質量為0,我們最多能給出光子靜止量的上限。但重要的是這並不妨礙我們對其的研究。
很多人會說既然光子沒有質量,那麼根據愛因斯坦質能方程它也不應該具有能量啊?其實這並不矛盾。
狹義相對論中,能量和粒子的質量和動量相關,就是所謂的質能方程(以下兩個方程式等價的):
E=m相c^2和E^2=p^2c^2+m相^2c^4
由這個方程可知: 1. 如果粒子靜止,那麼p=0,並且E=m相c^2。 2. 如果粒子的靜質量為0,那麼E=pc。
所以儘管光子無法靜止下來,它仍然可以用相對論的質能方程描述,並認為它靜質量為0。
如果光子有了質量會怎麼樣?那麼如果光子有了質量會發生什麼?我只能說整個物理體系都會面臨著崩潰!
首先量子電動力學就會失去規範不變性,從而導致這個理論無法重整化。另外電荷守恆也無法自動保證。總之有關於時空、光速、量子等絕對多數領域的物體體系都會崩塌,這對於人類社會的發展無疑是災難性的。
那麼光子擁有質量體現在肉眼所見的世界會有什麼改變呢?很簡單所有與光有關的事物都會受到影響,這就意味著光子在加速到接近光速會擁有巨大的質量,光線就會成了“殺人利器”?或者說溫暖的Sunny照在你的身上,然後你就.......!
你認為如果光子有了靜止質量會發生什麼改變呢? -
3 # tongfu85665780
光子本來就是有質量的,只是質量非常小。
如果光子沒有質量,太陽會永恆發光,但卻是無能量的光,質量也永遠不會變小。地球上的一切都不會如現在這樣存在,因為沒有質量必然沒有能量,光成了不存在的存在,不僅依靠太Sunny的生物不會產生,電磁也全都成了空無。
不過,凡存在可知物體都是有質量的,世界該怎麼變還怎麼變,理論解釋物質運動,卻決定不了物質運動,用不著杞人憂天。
這種問題,類同於宇宙怎麼產生的?直線起點在哪?愛因斯坦不信上帝還能有發現嗎?如果上帝不存在還能有人嗎?等等,故意暗含某種肯定前提來誘導人順其意回答,要人無論回答是否都等於承認它的前提。
所以,索性這麼說,光子有了質量,好比宇宙沒了上帝,太恐怖了,一切都要毀滅,太可怕了,幸好光子沒質量,上帝還在,一切靜質量都安好,滿意了不?
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4 # 老堪69294438688
光子沒了質量才可怕。光子的質量是0.66微克,只不過我們沒法稱它就是了,因為沒有靜止的光子讓我們去稱。動質量肯定有,否則E/m=c²無法成立,別胡攪蠻纏。靜質量有沒有無所謂,根本就沒有靜止的光子嗎,討論什麼靜質量?如果非要討論什麼“靜質量”的話,那麼,靜質量力就是動質量,動質量就是靜質量。
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5 # stemmer
理論再怎麼突破,世界依舊。
光有質量嗎?光有運動質量。光有靜止質量嗎?
何為靜止?何為質量?
看問題看本質,靠近本質看得清。
萬物都是運動的,不存在絕對靜止。靜止是相對的,只有相對靜止,相對靜止後,相對靜止的物質之間接觸關係不變,效應不變。
假如存在絕對靜止,讓光也靜止下來,光對物體也不產生效應,物質就不存在任何變化,對外也不會產生任何效應,外界對物質也沒有任何效應,這時,這個物質就觀測不到了,等同真空一一平空蒸發了。
質量看不著,測不到,能測到的只是重力,慣性力,質量只是人為的定義。
質量的定義變了,將光的動質量也視為質量,光不就有質量了嗎?
光有沒有質量,得看質量定義。
無論怎麼定義,光還是那光。
無論理論再怎麼突破,世界依舊。
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6 # xiongzhicheng
我們的思維習慣於以人作為圓心來分析周圍的事物,以人作為絕對、獨立的參照來解釋問題。殊不知,人、社會、人類,包括我們的思維本身就是物質世界的結構。光有質量或者沒質量,是基於人的主觀認知?還是客觀存在?光有很多種,可見光、紅外、紫外、X光……思維其實也是光(波)……姑且不論人性的差異,所以回答光有質量或者沒質量,答案不是肯定也不是否定,而是隨機的……
回覆列表
光子一旦有質量——我預設題主說的質量是理論物理學上定義的質量(具體定義我在以前的回答裡不止一次提過),便是天塌地陷的災難!根據麥克斯韋電磁理論的量子化結果,即量子電動力學,可以很容易的證明光子的質量為零,而且可以進一步證明從“光子質量為零”可以推出以下結論(有部分結論是與該命題等價):
三維空間(或者叫“四維時空”)下靜電場的庫侖定律是關於距離的平方反比函式
光子在真空態下不存在色散(與原命題等價)
光速不變原理嚴格成立(可以從第二條裡“推導”出來)
對於自旋為1的光子來說,其偏振態是兩種而不是三種(與原命題等價)
黑體輻射公式是普朗克給出的那種形式
電磁力是長程力
電荷守恆定律嚴格成立
其中第三條是狹義相對論的物理學基礎,如果光子有質量,那麼狹義相對論就是錯誤的!整個相對論體系需要重新修改。
而第四條則是量子電動力學的物理基礎,如果光子有質量,那麼量子電動力學需要做相應的調整。
第五條是和熱輻射有關,如果光子有質量,熱輻射理論要修改。
第六條則是最重要的,電磁力如果不是長程力,這個世界就徹底要混亂了。所有的固體物質都是靠電磁力的長程效應而維持形態的。如果電磁力是短程力,只在亞原子層面發揮作用,那麼固體將消失,液體也不存在,世界始終是一團氣體!
最後一條涉及到電動力學的規範性問題,如果光子有質量,那麼電動力學的規範不變性將被破壞,進而電荷守恆律將失效。
由此可以看出,一旦光子有質量,不僅僅是理論物理學要面臨巨大的挑戰,而且是整個世界都要面臨天崩地坼!