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如何才能證明光子靜止質量嚴格為零?科學家:我們還需要繼續努力

理論上計算,高速運動的物質的「運動質量」會變得無窮大,這也好理解: 運動的物質具備能量,速度越快則能量越大,而能量與質量之間有著明確的對應關係,所以能量越大則質量也越大。

但運動質量與實體質量之間是不能畫等號的,他們一個很顯著的區別:實體質量具備引力效應,運動質量則不具備引力效應。

所以一顆運動的粒子永遠不會因質量無窮大而變成黑洞。

愛因斯坦發現光有波粒二象性。可以認為:光是物體向所處的時空均勻地分散質量和能量所產生的電磁波和光粒子的熱輻射現象。因為物體所蘊含的質能是有限的,所以物體將隨著本體所蘊含的有限質能不斷地向外部時空所衍射的光而漸漸分散耗盡,光也就隨著不斷地漸漸減弱直到最終熄滅。

因此,任何一種物體,無論它所蘊含的質量和能量有多大,一旦它向所處的時空產生了熱輻射的光粒子和電磁波,所蘊含的質能就會被逐漸分散減少,光也就隨著質能的減少而減弱。光速並不存在質量無窮大。

不過,學過極限的人都知道,如果靜質量m也無窮小,即便1-(v/c)2也無窮小,此式子仍然有意義,並且如果它們同階的話,其比值將是一個常數。所以,有科學家提出,光子的靜質量可能並不為0,而是一個非常非常小的值,這樣,按照上述公式計算出來的相對論質量也不會無窮大,而是有一個界限。

甚至有學者測出光子的靜質量上限為:1.5×10-55kg。即便是電子(其質量為:9.1×10-31kg),由於質量很小,達到十分接近光速時,其質量也不會變的很大。比如按照上面的公式計算,即便電子速度達到光速的0.999999999倍,其質量也不過是2×10-26kg,仍然小的可以忽略不計。所以,如果光子靜質量真的很小,或許並不違反相對論質量公式。

當然了,主流科學界還是普遍接受光子靜質量嚴格為0的說法。因為如果不為0,庫侖定律、麥克斯韋方程組和電磁場的拉格朗日量都會出現問題。但是,畢竟光子靜質量為0一直只是一個假設,要想證明光子靜質量嚴格為0,還需要我們繼續努力。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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