什么是光子的质量?
这个问题分为两个部分:
光子有质量吗?毕竟它有能量,能量是相当于质量的。
光子在传统上被认为无质量。这是一种物理学家的比喻说法,为了用狭义相对论描述光子的粒子性质。
这个逻辑能用很多方式构造,下面就是一个例子。用一个孤立系统(称为一个“粒子”),使它加快一些速度v(一个矢量)。牛顿定义了这个粒子(也是一个矢量)的动量p。如此这般,当这个粒子加速时或者碰撞时,p就会以一种简单的方式运动。为了保持这种简单行为,p必须和v成正比。这个比例常数被称为这个粒子的质量m,因此p=mv。
在狭义相对论中,原来我们依然能定义一个粒子的动量p,这样使它以一种定义明确的方式运动,这是牛顿学说的一种延伸。尽管p和v仍然吗指向相同的方向,但是他们不再成比例。我们最好能做的是通过粒子的“相对质量”("relativistic mass")mrel联系它们。因此,
p = mrelv ,当粒子静止时,它的相对质量有一个最小值,被称为“静止质量(rest mass)” mrest。同一类型粒子的静止质量总是相同的。例如,所有的质子拥有完全相同的静止质量,因此所有电子也一样,所有中子也一样。当这个粒子被加速到更高速度的时候,它的相对质量将会无限增加。