光子為什么沒有質量,物體的速度越大質量越大

當我們說一個光子沒有質量時,我們的意思是它沒有靜止質量,但光子有運動質量 。為什么光子和地球一直在運動,但是為什么地球有靜止質量,而光子沒有?有人會說光子沒有靜止質量,但是有相對論質量 。前者說明光子包含質量,后者說明質量是獨立于光子狀態的靜止質量 。如果任何物體達到光速,其質量都會變得無限大,那么為什么光子的質量會無限小呢?
光子沒有質量?為什么能推動物體?

光子為什么沒有質量,物體的速度越大質量越大


靜止光子沒有質量,但它擁有能量和動量,有動量就能推動物體 。當然,也有人會說,光子沒有靜止質量,但它擁有相對論質量 。這可以通過兩個公式來體會 。首先光子的能量公式是:E=hf(h是普朗克常數,f是光的頻率)然后再按照愛因斯坦著名的質能方程是:E=mc^2結合這兩個公式就可以推導出,可以推導出光子的運動質量,也就是所謂的相對論質量 。
但其實,按照麥克斯韋的電磁理論,電磁波本來就帶有動量——光子也是一種電磁波——只要有動量,動量就可以發生轉移,因此光子就能夠產生出輻射壓(電磁輻射) 。圖示:P是光子動量,h是普朗克常數,λ是波長 。波長越短的光子,動量越大 。如何測量光壓或輻射壓?早在1619年,天文學家開普勒,就用想象中的輻射壓力來解釋彗星的尾巴為何總是遠離太陽,從來沒有出現過,彗尾對著太陽的彗星 。
圖示:彗星圍繞太陽的運行時,彗尾總是遠離太陽,這需要一個特別的解釋 。當彗星被太陽加熱后,產生的揮發性氣體構成了彗尾 。但彗尾總是遠離太陽,需要一個解釋,開普勒認為,這是由于光具有某種壓力,推動著彗尾遠離太陽,而且這種壓力一定大于太陽對彗尾中那些揮發性物質的吸引力,所以彗尾才總是遠離太陽 。順便說一句,當所有揮發性物質都被蒸發后,彗星就變成了小行星 。
圖示:1865年,儒勒·法爾納的科幻小說《從地球到月球》中,率先推出想象中的太陽帆技術,看來法爾納贊同開普勒的猜想,而且率先想到了它的潛在用處 。當麥克斯韋寫出他的電磁方程式后,電磁方程說光擁有動量,這也就意味著,光照射到物體上時,只要不是完全透明的物體,當光子從該物體表面被反射時,那就會產生輻射壓力 。
【光子為什么沒有質量,物體的速度越大質量越大】但僅僅理論推導是不夠的,還得用實驗來證明輻射壓或光壓是真實存在的 。1900年,俄國物理學家找到了測量光壓的辦法,在1900年的巴黎世界物理學大會上,彼得·列別捷夫宣布了他的輻射壓測量實驗成果 。這項實驗也成為第一個定量驗證麥克斯韋電磁學理論的實驗,事實證明麥克斯韋的電磁理論靠譜,從此它就成為指導人們利用電磁波給人類謀福利的核心理論 。
太陽帆研究現狀圖示:NASA的太陽帆設想圖太陽能發電不稀奇,不管是在地球上還是太空里,許多衛星、月球或火星上的漫游車,都在使用太陽能發電 。但直接用太陽光的輻射壓力來進行星際航行,目前依然處在研究階段 。太陽帆最大的問題在于,隨著離太陽越來越遠,能夠接受到的光壓也越來越少,它不適合星際航行,只適合在太陽系中搞事,而且是在內太陽系中搞事 。
光子沒有質量沒有電荷,為什么會因為恒星而彎曲?
光子為什么沒有質量,物體的速度越大質量越大


我們通常說的光子沒有質量,指的是它沒有靜質量,不過光子有動質量 。而且光子有一個特點,它“生下來”就是光速,而且沒有任何加速過程,直接都是以光速前行 。不想我們普通物體,要想達到一定速度,肯定有一個加速過程!所以,說光子沒有質量并不嚴謹 。既然有質量,因為恒星而彎曲就不難理解了,因為恒星引力巨大,大到足以使光線發生彎曲!事實上光線經過恒星附近發生彎曲的本質是恒星強大的質量壓縮了周圍的時空,光線不得不沿著時空結構飛行,這從側面也證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性!而光線因為恒星彎曲與黑洞吞噬光線的本質是一樣的,只不過黑洞的引力太了,以至于連光線這么快的速度也無法逃離黑洞致命的“魔爪”!黑洞能把周圍的時空結構扭曲到極致! 。

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