狭义相对论指出(很多实验也已经证明),物体高速运动时其质量增加。但质量的这种增加不能被任何与光速运动物体一起运动的人所察觉,而只能由身处可以看见物体高速运动的参考系中的观测者探测到。对这样的观察者来说,测得的运动物体质量的增加符合相对论力学方程式,而如果物体能以光速运动的话,质量将增加到无穷大。这就是任何“亚光速”物体永远不可能加速到光速的原因之一。
要避免真正以光速运动的物体——比如光子本身——拥有无穷大质量,唯一的办法就是令其静止质量为零。静止质量概念对光子而言是没有什么意义的,因为光子在任何参考系中都永远不会静止;狭义相对论的基础就在于,从任何参考系测得的光速都相等。但传统上说一切以光速运动的实体的静止质量等于零,是因为这样可以方便地得出它们以光速运动时的质量让人为零。
光子静止时不是没有质量,而是狭义相对论理论为了数学计算问题要求的。
很简单,算出来的,
光子质量=静止质量/根号下(1-v*v/c*c),光子v=c,所以分母为零,式子要想有意义,分子必须是0,就这么简单。
因为是一种极限情况,只有数学意义,没有物理意义,光子不可能静止的,不要试图去理解它,记住它就行了。
光子是极端相对论粒子。光没有静止的质量,也就是说只有在相对论的语境下光有质量。
E
=
m(c^2)
=
hv
可以得到单个光子的质量。其中“^2”表示平方,h是普朗克常量,v是光子频率,
c是真空中光速,m就是光子的“质量”
静止质量为零的粒子,它的运动质量自然无法用质量增加定律的公式算,而只能从质能方程的意义来看:
物体的
总能
=
静能
+
动能,
相对应的:
运动质量
=
静止质量
+
“因为运动使它增加的质量”
其中
总能
=
运动质量
*
c^2
静能
=
静止质量
*
c^2
动能
=
“因为运动使它增加的质量(即运动质量
-
静止质量)”*
c^2
光子没有静止质量所以没有“静能”,但这并不妨碍它有运动质量。因为它的静止质量为零,所以光子的运动质量就只包括“因为运动使它增加的质量”。它的运动质量:
m=
总能
/c^2
如频率为
f
的光子,总能为
e=h*f
(h为普朗克常数)
所以它的运动质量为
m=e/c^2=hf/c^2
另外光子还有动量
p=mc=e/c