既然光達到了光速,是不是意味著光的質量無窮大?爲什麼?

無化之主


當然不是,

光子沒有靜質量(靜質量為0),所以,光子可以以光速運動,而不必像其它物質一樣,一旦速度達到光速,質量就會變大無窮大

根據質能定律:E=mc2;另一方面,光子又是一種電磁波,其能量還可以表述為:E=hv。從而得出m=hv/c2,這裡的質量為光子的相對論質量。其它物質的相對論質量計算公式如下:

其中,M是相對論質量,m是靜止質量。在低速時,由於1-(v/c)2無限趨近於1,因此相對論治療M等於物質的靜質量m,但是,如果在高速運動時,1-(v/c)2就會遠遠小於1,從而導致相對論質量M增大。並且,速度約接近光速,相對論質量M越大,特別是無限接近光速時,相對論質量M也變得無窮大了。

這個公式並不適用於光子,因為光子靜質量為0,而式子中分母也為0,所以此式子無意義,不會導出光子質量無窮大的悖論。



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。


PhD肖


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。


楚楚夫


要回答這個問題,就要涉及到光的基本定義和光的本質問題,我們不防從基礎的概念入手,用最簡潔的語言來回答這個問題,不需要用那些繁瑣的公式來推導演示。

首先,何為光,光的定義:物理學上指能在一定波長範圍內的電磁波(包括可見光,紫外線,紅外線,X射線等不可見光)的物體,這就是光的簡潔定義。


關於光的本質問題,物理學上一直都在爭論,爭了幾個世紀,後來由愛因斯坦證明光既是一種粒子也是一種波,即“光的波粒二象性”。但是歷史上關於光的本質曾提出過三種假說:

1.粒子說:粒子說主要由牛頓等人所提倡的,光是沿著直線傳播,是一種高速粒子。

2.波動說:因為光的衍射和干涉現象的發現和證實,並被大多數人所接受,惠更斯創立的光的波動學說也就興起了。後來又被證實光不僅是波而且還是電磁波的一種。


3.波粒二象性:愛因斯坦的光電效應和康普頓效應直接有效的證明了光的粒子說。但光的確具有衍射和干涉現象的存在,所以光的波粒二象性也就誕生了。

說了這麼多,就是想讓大家瞭解一下光的奇妙的本質,如果連光是什麼都不知道,那討論它的速度與質量又有何意義呢?

下面回答問題:既然光達到了光速,是不是意味著光的質量無窮大?


這個顯然是錯誤的。在物理學上最初測出光的速度是299792.458km/s.光速是光的自然屬性之一,最初定義光的靜止質量是0.但是光是有質量的,我們可以簡單的分析一下,其一,光是一種粒子已經被證明,既然是粒子,肯定會有質量,即使再小,甚至小到忽略不計的地步,它都是有質量上限的,不可能為零。其二,愛因斯坦的廣義相對論證明光經過大質量天體時會發生光的偏折,即光在經過引力場時會被引力彎曲,因為有質量所以才會被吸引彎曲,一個沒有質量的物質是不會與引力場發生作用的。由此證明光是有質量的。


光不僅有質量,而且質量不為零,因為光始終都在運行著的,光若是靜止速度為零,自然也就沒有質量了,但是顯然光本身不是靜止的,也就是說,光不像其他靜止物體一樣從靜止開始加速到光速的,光速只是光的自然屬性而已,故不存在光達到光速時,光的質量就增加到無窮大。這種問題問的就是帶有矛盾的。

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科學與歷史愛好者


光達到光速,這個說法本身就不嚴謹。為什麼?你自己好好想一想。

基本粒子的質量越小運動速度越接近光速,這說明粒子的運動速度確實與質量有關。光子的“靜止”質量為零這只是數學公式推導的結果。沒有人能解釋“靜止”質量為零的光子意味著什麼,我來告訴大家,靜止質量為零意味著光子沒有引力質量,說白了就是光子根本就不是粒子!根據粒子的特性,任一粒子的速度達到“靜止”狀態,其質量不是為零,而是無窮大!

正常的粒子速度接近光速或接近靜止,其質量都趨向無窮大,所以粒子速度會根據自身的質量和周圍環境選擇一個合適的速度運行下去,其速度變化非常小,除非在外力的干擾下。

按數學公式推理,光子的靜止質量為零,這說明光子沒有引力質量。光子達到自身的光速根本就不需要藉助外力,這說明光子沒有慣性質量。準確的說光子一產生就是光速,沒有加速過程,根本就沒有慣性質量。

一個既無引力質量,又無慣性質量的“光子”它還是粒子嗎???

不是!——光不是粒子!!!

光不是粒子,我們當然不能用粒子的物理特性來研究光,所以本題的答案是,光以光速運動,其本身卻沒有質量。

光不是粒子,那它到底是什麼我就不在這裡賣弄了,歡迎大家一起探討。


現代物理終結者


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。


請求合作


這樣就不科學了,如果光它擁有光速,它的質量就無限大,那麼究竟是什麼東東推動的呢。(牛頓那招,😋是神。。)

光的靜止質量為0,為什麼,因為它不能停。

愛因斯坦認為,有靜止質量(也就是我們平時說的質量,但不是運動時的質量)都不能達到光速,因為愛因斯坦認為,物體的質量隨速度的增加而增加,但不可能能達到光速,只能無限接近光速(這理論在牛頓定律中是行不通的)

因為光的質量不隨速度而變化,所以光就可以擁有“光速”

以上完全個人理解,不對勿噴


宇宙學物理領域


根據愛因斯坦的質能方程 E=mc2 又因為E=hv可以得出m=hv除以光速的平方,h是普朗克常數,v是光子震動頻率。

相對論中已指出,只有靜止質量的物體在速度趨近於光速時其質量也趨於無窮大,而光子不具有靜止質量,公式裡的光子質量是不能脫離於光速c而存在的。相對論是經典理論,但光子不是經典粒子。


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