建筑小夏

光由一种基本粒子，光子组成。

光子是一种特殊的基本粒子，它没有静止质量，但光又拥有能量，根据质能方程E=MC²，质量和能量其实是一回事，所以光子要携带能量则必定要有质量，那光子带有的特殊的质量是什么？答案就是运动质量。

要求出光子的运动质量，只要把质能方程变形则可以求得，我们可以看到，这个能量E是未知的，要求到这个E，我们需要用到另一个方程，E=hv，h是普朗克常数，v是波的频率。

这个公式用来计算波的能量，波是怎么回事？

我们都听说过一个词:波粒二象性。最初它用来解释光的一系列波动性的性质，爱因斯坦通过研究发现，光即是粒子，也是波，量子力学表明一切物质都有波动性和粒子性这两种性质，微观粒子的波动性更为明显，光子就是波动性比较明显的物质之一。

有波动就有能量，波所带有的能量能够“量子化”，量子化的意思是能够一份一份量化。所以对于同一束光，我们可以联立这两个公式，则mc²=hv，可以看到，光的频率越高，能量越高，运动质量也越高。

蚂蚁科学

关于这个问题我也只能提供自己的猜测。 我们先假设光有质量（同时光的运动也该归与惯性系统的运动）。那么如果光是有质量的，由于光的速度便是光速 ，因此根据爱因斯坦相对论，光的质量该趋于无限大。而无限大的质量似乎又是不存在的。（无限大的质量会引起空间坍缩，会把整个宇宙坍缩成一个点。因此现在不存在无限大的质量）很明显按前面的假设推导的结果是个谬论。这就很让人怀疑假设的正确性。 我们 在假设光没有质量，已知的是：光是，由光子携带能量，大量光子一起运动的宏观表现。而光没有质量对它的运动也没有影响，对已知世界也没有什么影响。从这些地方，也找不出谬论，因此个人认为光应该具有能量，而不具有质量。 光，它从150亿年前的宇宙大爆炸起便产生，那么如果推导为光是大爆炸时，由质量蒸发，而产生的能量束，也是说的过去的。但这猜想罢了。

六一七四

光的质量是一大悬案，竟然有人用mc²=hf说光子质量是m=hf/c²，这叫牵强附会。

解题思路：光是什么？→质量是什么？→光有质量么？→计算红光的质量？

1 光是什么？

1.1 先看一个实验。点燃火柴，火柴就会燃烧，燃烧发出黄光🔥。

火柴盒侧面涂有发火剂红磷与易燃物Sb₂S₃；火柴头是氧化剂KClO与MnO和易燃物硫S。二者摩擦发热引起火柴头上的易燃物燃烧。

简写方程式：S⁺⁴+2O⁻²→SO₂↑+Q...(1)

看起来，燃烧使硫核(S⁴⁺)与氧核(O⁻²)发生重组。事实上，它们的价电子(e⁻)被加速而电离促成了硫氧二核新组合(SO₂)。

电离过程伴随产生等离子体(如光电子)。🔥除了红光黄光，还有不可见的红外光与紫外光。

1.2 燃烧的本质，光电效应

本质上，燃烧属于光电效应。硫与氧的电荷分布很不稳定，易被加速而偏转或电离。被加速的电子动能增量，严重扰动晶格点阵间的场介质，表现为电磁波。

光电效应既可写成：电子动能增量≡光子辐射能增量：△Ek=½m₀△v²=h△f...(2)

光电效应也可写成：电子远核点动能≡光子受激辐射能：½m₀v²=hf=hc/λ...(3)

v=v₀+△v是电子远核点末速度，涉及外加力，v₀是远核点原速度，取决于库仑力。

若红光波长λ₁=700纳米，那么价电子远核点速度：v₁=√(2hc/λ₁m₀)=7.9×10⁵ [m/s]。

若紫外波长λ₂=300纳米，那么价电子远核点速度：v₂=√(2hc/λ₂m₀)=1.2×10⁶ [m/s]。

若远核点速度被加速到v₃≈c，那么价电子激发的电磁波波长：λ₃=2h/m₀c= 4.85 [pm]

1.3 光的定义与别名

光，特指可见光，是波长只在400~800纳米范围的电磁波。电磁波，是波源运动扰动空间充满的场介质而被激发的波。

显然，光是本质是场介质。只要有实体的运动，就会挤压并扰动场介质，进而激发电磁波，包括光。

发光与发热，不是从光源发射出来的，而是场介质的应激反应，笔者称之为“场效应”。

光可以模拟为正弦波。传播光的场介质可以看成正弦波，其波节相当于一个光子。光子在不同语境下有不同的别名，典型的有：

量子物理的光子是电磁波的传播子。声学物理的光子是传播机械波的声子。粒子物理的光子是传递强核力的胶子与传递弱核力的介子。

2 价电子有近核点到远核点震荡的原因

因为价电子(e⁻)与核电荷(Ze⁺)之间有相互作用的电磁力或库仑力：F=ke²/R²。

核电荷之质子也在自己的椭圆轨道震荡。自旋粒子好比陀螺是傅科摆，既自旋又摇头，摇头轨迹是椭圆。

这可解释：①水星离太远最近而偏心率最大，②水星近日点进动有剩余，③核子有两种半径：核子震荡半径(约8.5费米)，核子本体半径(0.85费米)。——这些是题外话。

3 可见光是怎么让视细胞感觉到的？

可见光是肉眼可见的可测波长在400~800纳米的高频电磁波，是上帝赐予人类制造激光的极为珍贵的自然资源。

可见光是怎么让视细胞与脑细胞感觉到的呢？目前尚无成熟的解释方案，这属于有待建立的细胞物理学。可用光电效应或场效应来解释。

细胞(cell)是名副其实的生物电池(biocell)，主要成份是基因(DNA)。细胞活性因子是碱基里的电子(e)与核电荷(Ze)，简称细胞电荷。

当外来的可见光抵达眼细胞电荷即视电荷，就会加速眼电荷震荡与偏转，同时激发胞内电磁波，又波及到其它眼电荷，形成细胞电流，其电信号传递或波及到脑细胞电荷即脑电荷。

携带视电荷电信号的脑电荷被加速，在脑细胞中有了特定的电荷分布，表现为可见光图景。

换言之，脑细胞呈现可见光，只是可见光与脑电荷之间的光电效应。这可以推广为感觉与记忆的发生机制。意识的本质是一种光电效应。

视电流、脑电流、肤电流、听电流等各种生物电，与普通电流一样，是广义机械波。

其光学支是以光子为激元的电磁波，其声学支是以电荷为激元的机械波，其传播速度取决于电子电荷的震荡速度。

4 质量是什么？

4.1 质 (media or field)，即物质或介质或场，即中介性物质的简称。质的本质是真空场。介质分两大类：实介质与场介质。

4.1.1 实介质 (visible media)，是高密度离散性的场介质，如水、铁、玻璃。实量子如分子、原子、电子与核子。核子是最高密的场介质。

4.1.2 场介质 (invisible media)，是低密度连续性的场介质，有如磁场、电磁场、引力场。场量子如光子、引力子、介子、胶子。

4.2 量 (parameter index)，是数量、参量、物理量的简称，是基于参照系下反映实介质与场介质的特性指标，分为总量指标与强度指标。

4.2.1 总量指标 (total index)，也叫过程累积量。例如：能量是力在空间里的累积量。动量是力在时间上的累积量。质量是场在空间上的累积效应。电量是电荷在空间里的累积量。

4.2.2 强度指标 (density index)，是密度分布趋势。例如：力是能量分布的趋势；速度是轨迹分布的趋势；频率是往复密度的趋势；温度是动能密度的趋势。

4.3 质量的定义

先给出传统上有几个典型的质量定义，然后介绍物理新视野的质量定义。

4.3.1 摩尔质量 (molar mass)

摩尔质量基于阿伏伽德罗常数与原子量，即：质量是实体所含的物质量或摩尔量[g/mol]。

例如：1mol铁=56g。1mol水=18g。这个定义只适合低速运动的宏观世界。

显然，由于我们无法表达光的摩尔数，摩尔质量是不能表达光的质量的。

4.3.2 惯性质量 (inertial mass)

基于牛顿第二定律F=ma我们有惯性质量的定义m=F/a，即在同等外力作用下，质量与加速度成反比，若实体的质量(m)越大，则原有状态变动(a)越小或越难，有如下定义：

惯性质量(m)，是物质保持原有状态(即惯性)的间接性的总量指标。

惯性质量，虽与外力无关，但可通过外力作用效果表现出来。显然，我们无法表述光的加速度，因此惯性质量也不能表达光的质量。

4.3.3 引力质量 (gravity mass)

基于万有引力定律F=GMm/R²，我们有引力质量的定义m=FR²/GM。以地球为例，在同等的离地高度或引力场半径(R)时，有如下定义：

引力质量与地球引力成正比，质量是引力大小的间接性的总量指标。

可见，质量是万有引力的根源，我们不知道质量决定引力的内在机制。显然，我们也不知道光与引力的内在关联，也不能用引力质量表达光的质量。

4.3.4 场分布质量 (field mass)

虽然上述的摩尔质量、惯性质量、引力质量，都无法表述光的质量，但这并不意味着光的质量不存在。——这是本题的要害。

根据1.3光的定义，光是被激发的场介质。所有实介质都是场介质构成，实介质有质量，场介质必有质量。有如下定义：

场分布质量，是特定空间所含场介质的总量指标。

这是基于场介质守恒的新定义。有几个要点：

要点1：根据电子湮灭方程，规定场量子的质量恒等于电子质量(m₀)。

要点2：场量子半径=光子半径=波长÷2π。场密度=光子密度=光子质量÷光子体积：ρ=m₀/(4π/3)(λ/2π)³，ρ=6π²m₀/λ³，可见：

场密度对波长极敏感，这可以解释，为什么场介质具有“热缩冷胀”的反常效应。

要点3：实量子的高速运动，会大大挤压场介质，出现短暂的前密后疏负压差，外围场介质随即填补后疏空缺而发生急剧的音爆效应或者叫洼地效应，实量子附近场密度急剧增加。

此称场密度质增效应：△m=m₀(R³/r³)。由此可解释希格斯质量生产机制。就局部而言违背质量守恒，但就全局则不然。例如：

质子(938M)=电子(0.51M)+缪子(106M)，该方程不守恒是因为质子内部的正电子以光速震荡，急剧挤压场空间，发生了场质增效应。

例1：设空气密度ρ=1.29kg/m³，分子速度v=630m/s。不考虑其它波源的影响，求1m³空气所含的场介质与光子参量。

① 空气的质量方程如下：

空气介质(m)≡实介质(m₁)+场介质(m₂)...(1)

② 空气介质的动能=场介质的辐射能：

Ek=½mv²=(m/m₀)hc/λ...(2)

③ 光子波长=场量子被激发的波长

λ=2hc/m₀v²=1.1 [m]

④ 分子激发的光子半径/光子、光子个数：

r=λ/2π=0.175 [m]

V=4.2r³=0.0225 [m³]

n=m/m₀=1.29÷(9.11×10⁻³¹)=1.42×10³⁰

⑤ 1米³空气所含光子的个数、质量与密度：

n=1÷0.0225=44.44，

m'=nm₀=44.44×9.1×10⁻³¹=4.05×10⁻²⁹[kg]

ρ'=m'/V=4.05×10⁻²⁹[kg/m³]

例2：计算红光(λ=780nm)的质量。

解：单说红光的质量是不科学的，应该叫红光的质量密度。有了光的密度，就可以求出特定空间体积里的光子总质量。

① 先求红光子的半径与体积

r=λ/2π=7.8×10⁻⁷÷6.28=1.24×10⁻⁷[m]

V=4.2r³=4.2×(1.24×10⁻⁷)³=8×10⁻²¹[m³]

② 求红光子的密度

ρ=m₀/V=9.1×10⁻³¹÷(8×10⁻²¹)

=1.14×10⁻¹¹[kg/m³]

红光密度表明，充满1米³空间的红光总质量，m=1.14×10⁻¹¹千克。

结语

物质是介质，包括实介质与场介质，但归根结底，都是场介质。光是被激发的场介质。

摩尔质量、惯性质量、引力质量，都不适合光的质量的生产机制。基于电子湮灭方程，可以确定：场量子质量≡光子质量=电子质量。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

物理新视野

简短的回答是“不”，但这是一个限定的“不”，因为有一些奇怪的解释问题的方法可以证明答案“是”是正确的。

光是由光子组成的，所以我们可以问光子是否有质量。答案肯定是“不”:光子是一个无质量的粒子。根据理论，它有能量和动量，但没有质量，这被实验证实在严格的限度内。甚至在人们知道光是由光子组成之前，就已经知道光携带动量并将在表面上施加压力。这不是它有质量的证据，因为没有质量动量也能存在。

有时人们喜欢说光子有质量，因为光子有能量E = hf在哪里h普朗克常数和f光子的频率。他们说，根据爱因斯坦著名的公式，能量相当于质量E = mc2。他们还说光子有动量，动量p与质量有关m经过p = mv。他们谈论的是“相对论质量”，这是一个会引起混乱的旧概念(见常见问题文章质量会随速度变化吗？)。相对论质量是能量的量度E粒子的速度会改变。按照惯例，相对论质量在当代物理学中通常不被称为粒子质量，所以，至少在语义上，说光子有质量是错误的块就这样。但是你可以说光子相对论性质量如果你真的想。在现代术语中，物体的质量是它的不变质量，光子的质量为零。

如果我们现在回到“光有质量吗？”，如果光线自由移动或被困在容器中，这可能意味着不同的事情。物体不变质量的定义是m = sqrt{E2/c4- p2/c2}。根据这个定义，光束和它所组成的光子一样没有质量。然而，如果光被捕获在具有完美反射镜的盒子中，因此光子在盒子中连续地在两个方向上对称地来回反射，那么在盒子的参照系中总动量为零，但能量不是。因此，光线对盒子的质量贡献很小。这可以通过加速盒子所需的更大的力或者重力的增加来测量——至少在原则上是这样。你可能会说盒子里的光有质量，但更正确的说法是光贡献了盒子里的总质量。你不应该用这个来证明光总的来说有质量的说法。

这部分讨论只涉及语义。人们可能会认为，最好把光子的质量看作是它们的(非零)相对质量，而不是它们的(零)不变质量。然后我们可以一致地谈论有质量的光，不管它是否被包含。如果相对论质量用于所有物体，那么质量是守恒的，物体的质量是其各部分质量的总和。然而，现代用法将质量定义为物体的不变质量，主要是因为不变质量在进行任何计算时都更有用。在这种情况下，质量是不守恒的，物体的质量不是其各部分质量的总和。因此，一盒光的质量大于盒子的质量和光子的质量之和(后者为零)。相对论质量等同于能量，这就是为什么相对论质量现在不是一个常用的术语。在现代看来，“质量”并不等同于能量；质量只是物体能量的一部分，不是动能。质量与速度无关，而能量则无关。

让我们试着用另一种方式来表达。这个等式是什么意思E=mc2？你可以把它解释为能量和质量是一样的，除了转换因子等于光速的平方。那么哪里有质量，哪里就有能量，哪里有能量，哪里就有质量。在这种情况下，光子有质量，但我们称之为相对论质量。使用爱因斯坦方程的另一种方法是将质量和能量分开，并将其用作一个方程，当质量转化为能量或能量转化为质量时，通常在核反应中适用。质量随后与速度无关，更接近旧的牛顿概念。在这种情况下，只有能量和质量的总和会被保存，但最好还是保持能量的保存。最广泛使用的解释是一种折衷，其中质量是不变的，总是有能量，因此总能量是守恒的，但动能和辐射没有质量。这种区别纯粹是语义约定的问题。

有时人们会问“如果光没有质量，它怎么能被恒星的重力偏转？”。一个答案是，所有粒子，包括光子，在广义相对论中沿着测地线运动，它们遵循的路径与质量无关。阿瑟·爱丁顿在1919年首次测量了太阳对星光的偏转。结果与广义相对论的预测一致，也与牛顿理论不一致。另一个答案是，光有能量和动量，与重力相结合。粒子的能量动量4矢量，而不是质量，是电荷的引力模拟物。(电流的对应类似物是能量动量应力张量，它出现在广义相对论的引力场方程中。)无质量的粒子可以有能量E和势头p因为质量和这些有关系m2= E2/c4- p2/c2，光子为零，因为E = pc无质量辐射。光的能量和动量也会产生时空曲率，所以广义相对论预测光会引力吸引物体。这种影响太弱，还没有被测量过。光子的引力效应也没有任何宇宙学效应(也许除了大爆炸后的第一瞬间)。而且似乎很少有人用太少的能量对暗物质做出任何显著的贡献。

军机处留级生

光有动质量，没有静质量

因为不存在静止的光。

题主是想问为什么黑洞的强大的引力连光都逃不掉吗？我暂且按照这么回答。

还是因为爱因斯坦的相对论，由于质量密度极大的物体（黑洞），会把周围时空强烈弯曲，导致周围时空向黑洞边缘陷，比喻的话就像一张薄膜上放一个铅球，会让薄膜凹陷很深很深。顺便提一下，太阳和地球引力也是这个原理。所以不是光为什么逃不掉，而是光本来就要向那个方向前进。因为光是沿直线传播，前方的空间已经凹陷下去，它只能忘那个方向走，想象下球体和马鞍面。

不足的地方希望大家多多指出

量子猫

人类到目前只发现物质的两种类型：费米子(实物粒子)和玻色子(能量子)。其实光子等玻色子直接就可以叫做能量。所以，光子是没有静质量但确有能量！

但是，光子等的能量怎么能局域在那么小的空间中呢？我们所感觉到能量都是“弥散”的、非定域化的，或“波动性”的。也就是说，物质的波粒二象性就是物质实物粒子性和能量性。

无论是物质实物粒子，还是能量子，其局域性全依靠其“运动包裹层”，即物质的自在、自洽运动将物质“局域化”了。

其实物质分割到一定程度，就进入到“能量化”状态，没有了“静质量”。但是，有“局域化的能量”。

如果物质粒子可以由自旋张量表示，则物质粒子碰撞，或叫做“分割算符”作用在张量上，其粒子间的力就是强力，就是张量间的缩并运算。如果猜测正确，则可能有一种缩并成为零阶张量，即守恒量，的能量形式。如果玻色子等能量子是某个非零阶张量，比如，某种混合型张量，那么，世界上还可能存在另一类能量。这类能量形式不知是否归为暗能量。

谭宏21

首先，光没有质量，确切地说是没有「静」质量。光是有动质量的。实际上光是一直在跑的。运动时候的质量是按照E=mc^2来计算的，其中E是光子的能量。

所谓光子质量为0，是说光子没有静止质量，但并不意味着光子没有运动质量。

我们要是愿意把运动质量m和光速c乘起来，还真的可以得到一个不为零的光子的动量p=mc=E/c.这说明了光子是可以有动量的。光子的动质量可以用质能方程跟光子能量方程联立E=mc^2=hv可以推导出动质量。

一项由中国科学家完成的新的实验表明，在任何情况下，光子的质量都不会超过10的负54次方千克，这一结果是之前已知的光子质量上限的1/20。

爱因斯坦狭义相对论的基本假设之一是光速不变性，其直接推论就是光子的静止质量必须为零，因此实验检验光子是否具有非零的静止质量一直备受关注。

检验光子的静质量对验证“光速不变原理”这一狭义相对论的理论基础有着重要的意义。已有的基于Proca电磁方程的检验方法在实验尺度越大的情况下，效果越显著，但是在天文尺度下进行的实验可能会受到引力场的影响。因光子具有能量和动量，所以他的行为如同一般的质点，会出现光子与质点的碰撞的现象，如「康普敦碰撞效应」。光子具有动量，也因此光束具有「光压」的现象，光束打在物体表面会对物体施以一作用力。有人建议采用太阳风帆进行远距离的太阳系旅行，便是利用此太阳光压。 光子在加速力场或重力场中，会改变其运动方向，光束会弯曲，光子的能量也会改变。其行为亦如同质点受力的情形一般。更何况相对论中也有质能互换的守恒关系。将运动中的光子描述成带有质量的质点来处理，并不违反任何物理的定律。不过要特别强调的是：

1. 光子的静止质量为零。

2. 光子的动量相当小，若将光速运动的光子当作质点看待时，其质量将相当小。

怀疑探索者

首先，光没有质量，确切地说是没有「静」质量。光是有动质量的。实际上光是一直在跑的。

其次问光是不是物质，首先要定义什么是物质。如果物质就是一切「存在」，那光当然是物质。因为光总是某个东西。

如果较真的话，物理学里面的「物质」稍微狭义一点。

物理上把所有粒子按一种叫「自旋」的特征量分为两大类。一类是所谓「费米子」，即自旋为半整数的粒子；一类是所谓「波色子」，即自旋为整数的粒子。

绝大部分粒子都是「费米子」。比如电子、质子就是费米子。

只有很少几种粒子是「波色子」。比如光对应的「光子」就是波色子。

通常「费米子」被认为是「实物粒子」，即构成实体物质的材料。而「波色子」则是传递物质之间相互作用的媒介，而不是物质本身。从这个意义上，光不是物质。

这一点就跟引力一样。引力对应的引力子也是波色子，是传递引力的媒介。光是传递电磁力的媒介。我们不会把引力当成物质，所以在同样的意义下，光也不被视为物质

科技无界

光有能量，质量和能量是统一的，因此光有质量。

很多人通常会把能量和质量区分开，能量是能量，质量是质量。实际上，这个观念不太符合如今的主流科学理论。

根据爱因斯坦的狭义相对论：质量里还有能量，能量里还有质量，它们其实是一回事，是一个东西的两面，就看你如何测量。

通常所说的质量是指物体在静止状态下的质量，光虽然没有静止质量，但光拥有能量，通常将光看作纯能量的载体。光子的能量为E=hv，其中h表示普朗克常数，v表示光的频率。光的频率越高，所携带的能量也就越多。

根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量和能量是物质同一属性的两种度量方式。推导一下便可知，光的质量为hv/c?，光的这种质量被称之为动质量。

黑洞是宇宙中引力效应最强的天体，大量的质量集中于一点，便会使空间产生非常大的弯曲。而光总是沿着空间中两点之间最短的距离传播，当空间被弯曲了，光看起来走的是曲线，实际上走的是空间中最短的距离。

当光经过黑洞周围，看起来似乎被黑洞所吸引，就是这么个原理。

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Researcher

光的本性，是物理学史上长期争论的一个问题，

17世纪牛顿的光粒子学说和惠更斯的光的波动学说，开始了光的本质的争论。期间故事也是跌宕起伏，有兴趣的可以去搜索下，这里不多讲了。

总之一直延续到20世纪初，终于由爱因斯坦提出的光量子所解释，光量子，简称光子，它具有的是波粒二象性。从此光学有了突破性的进展，特别是激光，光纤，光电器件的应用，对我们社会发展起到极大的作用。我们可以用着光纤上网刷今日头条，不要忘记爱因斯坦。

光量子的基本概念

光和原子、电子一样也具有粒子性，光就是以光速C运动着的粒子流，这种粒子叫光量子。同普朗克的能量子一样，光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小， 频率越高， 能量越高。每个光子的能量是E＝hv，每个光子的动量为p＝E/c＝h/λ，根据爱因斯坦相对论，光子的速度是所有物理量速度的极限，即为C，在任何惯性系中传播速度为每秒30万公里。

要知道光有没有质量，要先知道光子的本质

随着后来，量子电动力学的出现。确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用，正反带电粒子对可湮没转化为光子。

物理学上把基本粒子分为两类：一类是费米子，它们主要是组成我们世界的一些实物粒子，比如电子、质子，中子，都是具有准确质量的。

另外一类称为玻色子，玻色子不是实物粒子，主要是要是传递物质之间相互作用的媒介，例如 胶子，光子。

所以光子就是一种玻色子，不是组成物质的粒子，而是传递电磁相互作用的基本粒子，所以，光子没有像电子那样的静止质量。

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關鍵字: 光子 科学 物理