天文在线 它是怎么受到引力的影响的?,如果光子没有质量

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 。
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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 。
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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
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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 ,
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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 。
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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 。
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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 。
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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: