如果光的質量不為零,那光還會有現在的速度嗎?

2024-12-25 13:35:05 字數 3779 閱讀 7826

1樓:行者黃

日常生活中,乙個物體不論是靜止還是在運動,一般不會考慮其質量的變化。在牛頓力學中,物體的質量與物體的運動狀態沒有關係。1905年愛因斯坦給出狹義相對論後,人們才認識到物體的質量會隨速度的增大而增大,並且當速度趨近於光速時,物體的質量會趨於無窮大。

狹義相對論的質量速度關係早已得到了無數次實驗的檢驗。同步迴旋加速器、大型強子對撞機的建造就與狹義相對論有著密切的關係,粒子在加速器中被加速後質量、週期等都會跟著發生變化,加速粒子用到的電場也就需要按照相對論同步發生變化。並且當粒子的速度達到一定程度後,繼續對粒子進行加速,顯著增加的已經不是粒子的速度而是質量或能量。

加速器中粒子的速度只能無限趨近於光速,而不能達到光速。這些都是在狹義相對論的框架內。

光子卻能夠以光速運動,若要如此只能讓光子的靜止質量為零,這樣以光速運動的光子質量就不會趨於無窮大。

宇宙中廣泛存在著中微子,這是讓物理學家投入大量心血的粒子,至今關於中微子的很多研究仍然是粒子物理學的前沿。最早的時候是從衰變過程中發現能量「丟失」了一部分,大物理學家泡利因此預言存在一種質量為零的電中性粒子中微子,丟失的能量就是被中微子偷走的。後來果然在實驗中發現了這種粒子。

中微子被發現之後的很長一段時間內,科學家們曾認為其質量也是為零,其速度也被認為是等於光速。後來三種中微子的振盪陸續被發現,中微子有振盪,這就意味著中微子的靜止質量不為零。測量到的中微子的速度儘管非常接近光速,但既然有質量,中微子的運動速度也就不會是光速,只能比光速稍稍小一些。

速度非常接近光速的中微子,為何其質量沒有趨於無窮大呢?原因還是在於中微子的質量實在是太小太小了,小到即使它的速度接近了光速,按照相對論質量速度關係式計算出來的質量也要比其他粒子的質量小很多數量級。

2樓:夜雨待春風

如果光是有質量的,那麼肯定就不會達到光速,因為質量和速度之間有著相互制約的關係,質量小了才能夠使光速越來越大的。

3樓:丘亭

不會有。光如果有了質量,是無法到達光速的,事實上有質量的物體只能接近光速是無法達到光速的。

達到光速的物體,為何一定要質量為0?

4樓:趣論體壇

光子會以光速運動,真空中的光速(c)是宇宙中最快的局域速度,那麼,光子是如何達到光速的呢?為什麼光子在真空中會一直以光速前進呢?

事實上,光子無需加速直接就能達到光速,光子在產生的一瞬間就已經是光速,沒有從零加速到光速的過程。之所以光子會如此特別,是因為光子沒有靜質量,這就使其必然以光速運動。

根據狹義相對論,乙個靜質量為m0的物體,如果它的相對速度v逐漸加快,那麼,它的運動質量m也會逐漸增加,它並非像經典力學中所認為的那樣保持不變,具體地質增效應公式如下:

從上式中可以看到,如果物體的速度無限接近光速,它的動質量將會無限增大。在這種情況下,讓物體繼續加速到光速是不可能的,因為所需的能量是無限的。因此,如果物體擁有靜質量,那麼,無論怎樣加速,它的速度始終無法達到光速。

由於光子的速度為c,這意味著上述公式的分母為0。為了使上述公式有意義,根據高等數學中的0/0型不定型極限,這就必須要求分子也為0,即光子沒有靜,質量。在這種情況下,上述公式有意義,這意味著光子有動質量。

那麼,光子的動質量為多少呢?

首先,根據光子的能量(e)公式可得:

e=hν

上式中,h表示蒲朗克常數,ν表示光子的頻率。

再結合質能方程(e=mc^2),可以得到光子的動質量為:

m=hν/c^2

除了光子之外,還有餃子的靜質量也為0。同樣地,餃子的速度也必然為光速。只要物體沒有靜質量,它只能以光速運動,它在出現的一瞬間就已經達到光速,無需任何的加速過程。

關於狹義相對論的質增效應,已經在粒子加速器中得到了充分的驗證。無論粒子加速器有多麼強大,對於乙個有質量的亞原子粒子,即便是小如質子或電子,它們都無法被加速到光速。在強大的粒子加速器中,亞原子粒子很快就會被加速到亞光速,但進一步加速也只能讓速度提公升一點,更接近光速一點,但就是不能達到光速。

5樓:圓臉叔

在愛因斯坦的相對論中,光速是不可超越的,因為一旦超越了光速,可能就會發生一些不可思議的事情,至於為何?可能只是宇宙制定的基本遊戲規則罷了!

6樓:人能科技探索

根據狹義相對論的質量效應公式,乙個靜質量為0的物體,它的速度越快,它的運動質量就會逐漸增加,光子的質量為0,所以其速度也是宇宙中最快的。

7樓:時空星樣

因為我們通過愛因斯坦的廣義相對論中的著名公式e=mc^2可知,當達到光速的時候質量為零,才能保證公式成立。

8樓:勝利村寧

因為只有這樣在移動的時候才不會受到阻力,能讓速度最大化,同時也是因為速度太快,根本就無法測量到質量。

為什麼物體接近光速,質量會無窮大

9樓:十萬個一亂七八糟

2分鐘帶你瞭解,為什麼物質無法超光速,只能無限接近光速!

10樓:網友

m=mo/√(1-v^2/c^2)

由此公式可知,v越大,m即運動質量越大,v無限接近與c,則m無窮大可能會覺得違反了自己的常識。

可是可以簡單的思考下:

這正是說明了有質量的物體無法達到光速,質量越大,加速所需要的能量也就越大,那麼加速到光速需要無窮大的能量。

這也體現了質量和能量的轉換性質。

11樓:網友

這裡的「質量」是指「動質量」,根據愛因斯坦相對論質量公式:

m=mo/√(1-v^2/c^2)

其中:mo是物體靜質量,m是物體動質量,v是物體速度,c是光速。由此可知速度越大,物體質量越大,當物體以光速運動,物體的動質量為正無窮。

ps:現代物理學很少使用「動質量」這個概念,它作為乙個歷史遺留物,已經被相對論界拋棄。所以,一般說質量,預設是指「靜質量」。

光的靜止質量為什麼為零

12樓:天羅網

狹義相對論指出沒答鄭(很多實驗也已經證明),物體高速運動時其質量增加。但質量的這種增加不能被任何與光速運動物體一起運動的人所察覺,而只能由身處可以看見物體高速運動的參考系中的觀測者探測到。對這樣的觀察者來說,測得的運動物體質量的增加符合相對論力學方程式,而如果物體能以光速運動的話,質量舉談將增加到無窮大。

這就是任何「亞光速」物體永遠不可能加速到光速的原因之一。

要避免真正以光速運動的物體——比如光子本身——擁有無窮大質量,唯一的辦法就是令其靜止質量為零。靜止質量概念對光子而言是沒有什麼意義的,因為光子在任何參考系中都永遠不會靜止;狹義相對論的基礎就在於,從任何參考系測得的光速都相等。但傳統上說一切以光速運動的實體的靜止質量等於零,是因為這樣可以方便地得出它們以光速運動時的質量讓人為零。

光子靜止時不枯頌是沒有質量,而是狹義相對論理論為了數學計算問題要求的。

光子的質量為什麼為0?

13樓:長頸小鹿

愛因斯坦的狹義相對論表明,沒有靜止質量的物體,它們的運動速度為光速,而且也只能以光速運動。由於光子總是以光速運動,而且永遠不會靜止,所以光子的靜止質量必定為0。對於擁有靜止質量的物體,它們的運動速度是不可能達到光速的,因為物體的運動質量會隨著速度的增加而變大。

如果光子擁有靜止質量,哪怕是極其微小的質量,它都會因為波長和頻率差異而擁有不同的速度,光在真空中的速度會存在差異,c這個光速常量也就不存在了。然而光子是基本粒子,物理學界已經確認了包括光子在基本粒子的波粒二象性,粒子是物質,從物理學和哲學意義上看它都必須包含質量與能量這兩個方面,無論它的質量有多小。

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