如果光子没有质量,它是怎么受到引力的影响的?
光子一般来说是没有质量的,这是物理学家在用狭义相对论来形容光子的粒子性时所说的。逻辑是是辩证的,是要从多角度去思考的,就和如下的例子一样。找一个孤立的系统(称为“粒子”)并加速它到一个速度v(速度v是矢量)。牛顿定义这个粒子的动量为p(也是矢量)这个动量p在这个粒子加速过程或碰撞中表现为一种简单的形式。对于这简单形式,动量p正比于v。
这个正比的系数被称为这个粒子的质量,所以我们可以得出动量表达式p=mv。在狭义相对论中,动量定理依然存在,我们依然能定义粒子的动量p并且用明确直接地方式表现出来,这是牛顿物理理论的拓展。现在,尽管动量p和速度v仍是同一方向,但他们不再是普通的借由质量m的正比关系。我们能做的就是通过粒子的相对论质量mrel关联它们
当粒子处于静止状态的时候,其相对论质量为“静止质量”,即mrest 的最小值,此质量对于所有相同粒子都是相同的。举例来说,所有质子都有相同的静止质量,而且所有电子也有相同的静止质量,中子也不例外,这些质量可以很容易就查到。当一个粒子不断加速时,它的相对论质量将无限制增加。
事实证明,在狭义相对论中,我们能够定义“能量” E的概念,从而使能量E具有像牛顿力学中一样直观且定义明确的属性。 当粒子被加速以使其具有一定的动量p(向量p的长度或模长)和相对论质量 mrel,其能量为
And also
在第二个等式中,有两个很有趣的事情:
如果这个粒子在静止状态,动量p=0,
如果我们不管它是否合理并设静止质量为0,
在经典的电磁理论中,光具有能量E和动量p,而这些恰好与E = pc相关。 量子力学引入了一种思想,即光可以看作是“粒子”的集合:光子。尽管光子是“停不下来的”所以静止质量的概念并不适用于他们,我们可以通过仅认为他们没有静止质量并把这些粒子引进等式(1)的折叠中。如此一来,等式(1)就给出了了光的正确表达式还没什么“坏处”。等式(1)现在能用来应用于物质和光的“颗粒”。它现在是一个完整而且很有用的公式。
在研究这个问题的时候,我找到了一个惊人的解释。
关于这个问题的另一种看法是光子沿直线在空间中移动,但引力使时空弯曲。 (也可以将引力视为由于质量引起的时空弯曲)。
还有,谁说引力仅适用于质量或度量质量的概念是正确的?的确,我们用物体的质量,物体之间的距离和一个称为重力常数的修正量来测量引力。但这并没有说明重力是什么以及它会受到什么影响。
质量的两个东西使这个问题变得更迷惑:引力力分量和惯性分量。它们之间具有很强的相关性,但又不完全相同。
我敢肯定还会有其他答案,能量和质量之间是对等的。能量被量化并且具有动量。感谢爱因斯坦! (btw这就是他获得诺贝尔奖的原因,他解释了光电效应,而不是相对论)。你可以从这里开始看看以获得光子的有效质量。
我觉得关于质量的定义有一些疑惑。
维基百科的定义
“在物理学中,质量是物理物体的属性。通常,它是对物体施加力时抵抗改变其运动状态的抵抗力的一种度量。它取决于物体对其他物体的相互引力的强度”
如果我们将这两个特征分开,那么我觉得对光子是否具有如下的一个或两个(关于其质量的定义)的问题将变得很清楚:
质量=抵抗加速度的量度
质量=引力的量度
光子是否有质量?正式来说,没有。
大多数人觉得,一个巨大天体的引力可以“拉动”并改变光的轨迹。从这个意义上讲,光子具有质量。
光子具有可以通过实验验证的动量。从这个意义上讲,光子具有质量。
当光子吸收到物体中时,会增加物体的质量。从这个意义上讲,光子具有质量。
光子没有定义“质量”是“抵抗加速度的量度”因为光子始终以光速运动。他们从不休息,它们也不会因摩擦而失去速度。但这可以用德布罗意方程和导波的概念来解释。
电磁辐射的能量和动量的经典公式可以根据光子效应来重新表达。例如,物体上的电磁辐射的压力源自单位时间和单位面积向该物体的光子动量传递量,因为压力是每单位面积的力,而力是每单位时间的动量变化。”
“发射光子的系统的能量根据射出光子的能量E减少,这可能导致质量以 / 减少。类似地,吸收光子的系统根据吸收的光子增加了相应的质量。”
FY: quora
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