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光到底有没有质量?

时间:2022-05-03 18:53:10 热评 我要投稿

在人类的认识过程中,凡是出现绝对的结论,都是不符合实际情况的。因为,在现实的世界中,不存在无条件的绝对存在。任何事物的产生与存在都是有条件的,都会随着其外部环境的变化而发生改变。

比如,物质的无中生有就是有疑问的,其本质仅只是物体存在形式的变化,是粒子由开放的自由状态转变为封闭的系统。

说到光的质量问题,也是如此。如果光子的质量绝对为零,而其他粒子的质量都是大于零的,就将光子与其他粒子截然划分开来,割裂了自然界的有机统一性。

类似的做法,古而有之。这是认识不成熟的表现,就好像是幼儿步履蹒跚的学步,总是走向不同的极端。

比如,古希腊人将地球?与天体截然划分。地球上的物体是凡俗的,由金、木、水、火四元素构成;而天层是由被誉为精英的以太构成,天上与地下是两个截然不同的世界。它们互不往来,也无法相互交流与转化。

实际上,由于微观粒子的波动性,所有的粒子都无法静止不动,因而不存在静质量。所谓静质量,是指粒子在自由状态下,其所具有的最为基本的质量,即最小质量。

而质量是与能量相对应的物理参量,是被封闭的粒子关于其空间效应的度量。因此,只要不是“无”,不是物质的属性,所有能够独立存在的物体都会或多或少地具有被封闭的能量,即都存在着最小质量。

光子也不例外,其能够几十亿年的远距离传播,其能够受到电子的激发而单个产生,都说明光是独立存在的粒子。因而,光子属于“有”的范畴,其必定具有最小质量,即与其他粒子一样,也具有“静”质量。

类似的问题,在经典力学时期就发生过,其对我们关于光子存在质量的认识,有着很好的借鉴意义。

经典热力学认为,能量是连续的,其与不连续的有形物体是完全对立的。然而,连续的能量要求能量集中在高频的紫外端辐射☢️,这是与现实的辐射频谱相矛盾的,被称为紫外灾变。

为了避免紫外灾变,只好承认能量的不连续性。能量是关于粒子能力的度量。能量的不连续性,意味着在我们的宇宙中,存在着不可再分的最小粒子,该粒子的质量是大于零的。

于是,普朗克在其新的黑体辐射公式中,添加了一个量纲为粒子角动量的物理常数h,其具体的数值为6.623x10-27尔格秒。

由此表明,最小粒子的质量和半径都是大于零的,其与其他粒子并无本质的区别。它们只具有层次上的差别,其他的粒子都是由数个最小粒子构成的封闭系统。这也是为什么最小粒子的质量远小于其他粒子的原因。

正是因为最小粒子具有不可再分性,是我们宇宙的最小结构单元,因而我们将这一最小粒子形象地称为量子。光子是量子的激发态,其本质上仍为量子,也具有最小的质量。

在科学界,之所以认为光的质量等于零,是因为爱因斯坦在狭义相对论中将光速不变现象绝对化,认为任何参照系中的光速都是绝对相同的,从而否定了物体运动的物理意义。

根据狭义相对性原理,日心说与地心说并无本质的区别,它们只是选取的描述天体运动的角度不同。这显然是不符合事实的。

由于作为物理背景的量子空间存在,任何物体的运动都会受到该空间的影响与束缚,其能量都有动能和势能这两种不同的形式。

光子与宏观物体在运动上的不同,仅在于两者质量上的巨大差异。于是,前者的势能远大于动能,从而表现为速度的相对不变性;而后者则正好相反,宏观物质的动能远大于势能,所以其速度在低速情况下是可变的。

综上所述,光速不变只具有相对性,即不同能量的光速差是大于零的,只是光速差与光速之比近似为零。于是,光速不变的绝对与否,就意味着光子质量是否绝对为零。

因此,光子质量大于零的最有力的证据,就是物体运动的绝对性。只要物体运动的本质是相对于具体的物理背景而言的,光速的不变就只具有相对性,那么光子就一定是具有最小质量的。