光为什么没有质量根据爱恩斯坦的相对论,当粒子运动的速度达到光速时质量如何计算

Question

光为什么没有质量
根据爱恩斯坦的相对论,当粒子运动的速度达到光速时质量如何计算

Answer 1

光为什么没有质量?光子有无质量值得研究,现代理论认为光子没有静止质量.有的科学家说光子没有质量.光子集合在一起称为光,光具有能量,可以使物体变热,照相底片感光；在光的作用下,植物可以把光能转化成有机物…….总之光的作用是很大很大的,没有光人类就无法生存.如果光子没有质量,它能发挥出巨大的功能吗?
光子具有能量是毫无疑问的,但是光子是否具有质量值得研究.人们普遍认为光子的质量为零.为什么会有这样的说法,原来是爱因斯坦讲的.狭义相对论指出物体高速运动时,其质量增加.但质量的这种增加,不能被任何与高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察者探测到.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用的物体拥有无穷大的质量,唯一的办法就是令其静止质量为零.静止质量概念,对于光子而言,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仍然为零.光子没有质量的说法,只是相对论理论的说法,并没有得到科学的验证.相反说明光子（电磁波）具有质量的说法并验证的实例有许多.
那么光子是否具有质量?从原子核聚变的性质可以看出光子是具有一定的质量.二十世纪六十年代,国际上统一规定,以碳同位素 126c作为基准,规定它的原子量为一个整数：M（ 126c6）=12,0000000u.可以得到M（10n1）=1.0086652n,M（11 H0）=1,0078252n,M (21D1)=2,0141022n.我们知道一个中子与氢原子结合,转变成一个氘原子.一个中子加一个氢原子之和是2,0164904u.结果比一个氘的原子量M（21D1）大出0,0023882u.原来氢原子与中子结合时,用仪器可以测出放出一个光子y.这个光子的能量经测定hy=2.225mer.从质量与能量的当量关系可得:1u=931,50mer.中子与氢原子结合形成氘原子时,质量亏损：m=0.0023882u.亏损能量：E=0.0023882×931.50=2,225mer.亏损能量正好与实验测量到的y光子能量符合.说明中子与氢原子结合时,质量减少了,减少的质量同时转化到新产生的光子身上,所以说光子是具有能量也具有质量的.2,225mer能量光子正好带走0,0023882u的质量.所以中子与氢原子结合时,反应前后的质量是严格守恒的,能量转化也是严格守恒的.由于质量和能量之间存在着严格的当量关系,一个守恒保证另一个守恒.在中子与氢原子结合中,有一部分能量转移给了新产生的光子,同时也把相应的质量转移到这个光子的身上.所以说光子本身是具有质量和能量的.光子是电磁波的一种,光子具有质量,也就是说电磁波具有质量.
许多人都说光子没有质量,实际上光子是有质量的.