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如果光子有能量,为什么它是无质量的?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-04-24 08:18:42

1905年,爱因斯坦发表了一篇论文。它的标题很有启蒙性:“物体的惯性取决于它的能量含量吗?”

关于“物体的惯性”,爱因斯坦当然指的是物体抵抗加速度的能力,也就是它的惯性质量。

如果光子有能量,为什么它是无质量的?

当一个物体静止时,它没有动能。所以它的“能量含量”完全是内在的。人体抵抗加速度的能力取决于它的内在能量:它的静止质量。

当一个物体在一个给定的参照系中以很高的速度运动时,除了它的内在能量外,它还有大量的动能。这就是“相对论质量”概念的起源,它把内在能量和动能集中在一起,这一概念往往会引起误解。无论是否过时,当我们想要改变一个快速运动的物体的运动时,我们要面对的是它的内在能量和它的动能。

一个极端相对论物体的运动速度非常非常接近光速在一个给定的参考系中,所以在那个参考系中,它的大部分能量是动能。例如,在大型正负电子对撞机(LEP, LHC的前身,位于法国和瑞士边界的同一隧道)中,电子被加速到光速的0.999999999988倍;在这个速度下,电子的动能是它们静止质量的20多万倍。在欧洲核子研究中心实验室的参考系中,这些电子抵抗加速度的能力主要取决于它们的动能,而它们的内在能量只有很小的贡献。换句话说,把这些电子看作没有静止质量,只有动能,只会产生很小的误差,小于百万分之五。

光子代表了这种极端。它们的动能不仅比静止质量大;它们只有动能,没有静止质量(固有能量)。
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