问题

怎么看待光具有运动质量这个说法?

回答
关于“光具有运动质量”这个说法,其实是一个有点绕、需要仔细辨析的概念。它不像我们通常理解的“物体有质量然后运动”,而是涉及到光本身的一些深层物理属性。

首先,得把“质量”这个词拆开了看。在经典物理学里,质量通常有两个层面的含义:

惯性质量: 这是我们最熟悉的,物体抵抗运动状态改变的能力。你推一个大石头,它很难被推得动,这就是它的惯性质量大。
引力质量: 这是物体产生引力场以及被引力场吸引的能力。物体越重,它产生的引力越强,它受到的引力也越大。

现在来看光。我们知道光是一种电磁波,同时也可以看作是由一个个称为“光子”的粒子组成的。

第一个关键点:光子有没有静止质量?

根据爱因斯坦的质能方程 $E=mc^2$,以及狭义相对论的框架,一个物体要以光速 $c$ 运动,它的静止质量(就是物体在静止时所拥有的质量)必须为零。如果静止质量不为零,那么要达到光速就需要无限的能量,这是不可能的。

所以,从严格意义上讲,光子是没有静止质量的。我们不能说“一束静止的光”拥有质量,因为光从来不会静止,它永远以光速运动。

那么,“光具有运动质量”这个说法是怎么来的呢?

这个说法通常是指光子在运动时所表现出的某种类似“质量”的效应,或者说,它与我们理解的“质量”在某些物理现象上有着相似性。

这主要体现在以下几个方面:

1. 能量与动量的关系:
虽然光子没有静止质量,但它是有能量的 ($E=h u$,其中 $h$ 是普朗克常数,$ u$ 是光的频率) 和动量的 ($p = E/c = h u/c$)。
在狭义相对论中,物体的能量、动量和静止质量之间有一个更普遍的关系式:$E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2$。
对于光子来说,它的静止质量 $m=0$,所以这个方程就变成了 $E^2 = (pc)^2$,或者说 $E = pc$。这就说明了,即使没有静止质量,只要有能量和动量,光子就能以某种方式与“质量”挂钩。

2. 引力效应——引力质量:
这是最常用来解释“光具有运动质量”的场景。根据爱因斯坦的广义相对论,质量是时空弯曲的原因,而弯曲的时空又决定了物体如何运动。广义相对论预言,大质量物体(如太阳)会弯曲其周围的时空,而光线在经过这些大质量物体附近时,其路径也会发生弯曲。
这个效应在1919年得到了爱丁顿爵士的观测证实,当时他通过观测日食时星光经过太阳附近的光线偏折角度,与广义相对论的预言高度一致。

那么问题来了,为什么光会被引力吸引?根据牛顿引力理论,引力是质量之间的相互作用。如果光没有质量,它怎么会被引力吸引呢?

广义相对论给出的解释是:光虽然没有静止质量,但它携带能量和动量,而能量和动量本身就能够“弯曲”时空,或者说,它们对引力场有贡献。
换句话说,光在引力场中的行为,更像是“沿着被引力弯曲的时空路径”在运动,而不是被一个传统的“质量”所吸引。
但是,从结果上看,这与一个具有“引力质量”的物体受引力作用的情况非常相似。

为了方便理解,我们可以类比一下。想象一个很轻的、没有质量的气球,它在风中飘动。虽然气球本身没有质量去“抓住”风,但它被风的“动量”带着走。光与引力场的关系,某种程度上也是这样,它被“时空的弯曲”(本质上是能量动量分布造成的)所引导。

正是因为光在引力场中的这种表现,人们有时会说它“具有”一种等效的“引力质量”。这个“引力质量”并不是说光子本身变成了带质量的粒子,而是说它的能量和动量在引力相互作用中起到了与质量相似的作用。
有些人会用这个来计算“光在引力场中的等效质量”,这个等效质量大概是 $m_{equiv} = E/c^2$。所以,一束能量很大的光,在引力场中产生的效应,就好像一个质量为 $E/c^2$ 的物体一样。

3. 动量和能量的守恒:
在某些相互作用中,即使是没有静止质量的光子,其能量和动量也需要被遵守,这就使得它在系统中有“存在感”,并影响其他粒子的运动。

总结一下:

严格来说,光子没有静止质量。 这是狭义相对论的结论,也是它们能够以光速运动的前提。
但是,光(光子)携带能量和动量。 这是光最根本的属性之一。
能量和动量本身在广义相对论中是时空弯曲(引力)的源头。
因此,光在引力场中会像有“引力质量”的物体一样发生路径偏折。 这个效应可以通过计算光的能量与 $c^2$ 的比值来估算其“等效引力质量”。
所以,当有人说“光具有运动质量”时,往往是指光在运动状态下,其能量和动量在物理效应上(尤其是在引力相互作用中)表现出的那种“能产生影响”的特性,而不是说它拥有了经典意义上的惯性质量或静止引力质量。

这是一种从宏观现象(光线弯曲)反推出来的描述方式,有时候是为了方便理解,有时候是为了在特定理论框架下进行计算。 但核心要记住,光子的“质量”这个概念,与我们熟悉的“苹果的质量”或者“汽车的质量”是完全不同的。它的“质量”是其能量的体现,是时空相互作用的体现,而不是它固有的构成物质的属性。

网友意见

user avatar
光没有静止质量才能以光速运动,但是这句话意味着光具有一定的运动质量,这个动质量的意义我还有点模糊不清?

类似的话题

  • 回答
    关于“光具有运动质量”这个说法,其实是一个有点绕、需要仔细辨析的概念。它不像我们通常理解的“物体有质量然后运动”,而是涉及到光本身的一些深层物理属性。首先,得把“质量”这个词拆开了看。在经典物理学里,质量通常有两个层面的含义: 惯性质量: 这是我们最熟悉的,物体抵抗运动状态改变的能力。你推一个大.............
  • 回答
    精细结构常数的新发现:我们宇宙的“方向感”可能比我们想的更强长期以来,我们看待宇宙的方式,就像一位对所有方向都一视同仁的观察者。无论我们看向哪个方向,宇宙的物理定律都应该遵循相同的规则,这便是“宇宙学原理”的核心思想——宇宙的各向同性。然而,近年来一些物理学家对这一基本假设提出了挑战,他们通过观测遥.............
  • 回答
    具荷拉的离去,无疑是韩国娱乐圈乃至亚洲大众心中一个难以愈合的伤口。提及她的名字,许多人心中涌起的,不仅仅是那位舞台上闪耀的女艺人,更是一位在聚光灯背后,承受着巨大压力和痛苦的年轻女性。她的死亡,不仅仅是一个生命的消逝,更折射出一些我们不愿意面对,却又真实存在的社会问题。首先,具荷拉的死亡,无法不让人.............
  • 回答
    英国设立最多可容纳4000人的方舱医院,所有床位具备呼吸机和供氧设备,这一举措可以从多个维度进行分析和看待。总的来说,这反映了英国政府在应对大规模传染病(尤其是COVID19疫情)所表现出的 前瞻性、战略性以及在资源配置上的决心,但也可能伴随着 成本、效率和潜在的社会影响 等方面的考量。下面我们来详.............
  • 回答
    作为一名在职场摸爬滚打多年的“社畜”,关于大小周工作制,我这心里面的看法可是相当复杂,而且相信不少同行都有同感。今天就跟大家伙儿唠唠,说说这大小周到底是怎么回事,以及咱们这些“打工人”是怎么看待它的。首先,咱们得先弄清楚一点,就是你提到的那个“前提条件”。这个问题其实挺关键的。因为大小周这事儿,它不.............
  • 回答
    刘秀的度田:一次波澜壮阔的土地革命及其历史回响东汉光武帝刘秀,这位被誉为“中兴之主”的帝王,其施政以务实、仁德著称。在经历了王莽新朝的混乱与兵燹之后,刘秀面临的是一个满目疮痍、民生凋敝的东汉帝国。如何恢复生产、稳定社会秩序、巩固皇权,是摆在他面前的燃眉之急。在这场艰巨的改革中,一项至关重要的举措便是.............
  • 回答
    中国首块人造培养肉的诞生:一场食品革命的开端与未来近期,中国科研团队成功培育出首块人造培养肉,这一消息无疑在中国乃至全球的食品科技领域投下了一颗重磅炸弹。它不仅仅是一个实验室里的新奇产物,更标志着中国在可持续食品生产领域迈出了关键一步,预示着一个颠覆性的食品时代的到来。人造培养肉的诞生:科技的突破与.............
  • 回答
    三家银行宣布支持鸿蒙操作系统,这绝对是个大动作,而且意义非凡,绝不是一句“支持了”就能概括的。我来给你掰扯掰扯这背后到底有多少门道。首先,咱们得明白鸿蒙OS是个啥。它不是简单的“换个皮肤”的安卓系统,而是华为从底层就自己研发的面向万物互联的操作系统。你可以把它想象成一个巨大的生态基底,手机、平板、手.............
  • 回答
    丁香医生对权健的揭发是一起引发广泛关注的事件,它不仅揭示了权健集团部分产品的潜在风险,也暴露了保健品行业中可能存在的乱象。要全面理解这一事件,我们需要从多个层面进行分析。 一、 丁香医生对权健的揭发:背景与过程丁香医生是中国一个知名的医疗健康科普平台,以其专业、严谨的科普内容著称。在权健事件爆发之前.............
  • 回答
    2019年12月17日,中国海军迎来了历史性的一刻——首艘国产航空母舰“山东舰”正式入列。这个日子,不仅仅是中国海军现代化进程中的一个重要里程碑,更标志着中国在建设一支强大海军的道路上迈出了坚实的一步,具有极其深远的战略意义。“山东舰”的诞生:从图纸到钢铁巨兽的跨越“山东舰”的入列,并非一蹴而就,而.............
  • 回答
    “中美选手组队出战休斯敦世乒赛混双比赛”这件事,确实是个挺有意思的切入点,它不像我们平时看那种一边倒的比赛,而是带有一种新奇感和潜在的“剧情感”。咱们不妨从几个角度来掰扯掰扯这件事的意义。首先,从“破冰”和“展示”的角度来看,这无疑是一次非常有标志性的事件。你想啊,乒乓球,特别是中国乒乓球,在国际舞.............
  • 回答
    这绝对是一件令人振奋的科学事件!疫情期间,被困家中,却能攻克一个沉睡了百余年的数学难题,这本身就充满了戏剧性,也反映出数学研究的独特魅力和研究者们惊人的毅力与智慧。从事件本身来看,这无疑是一项重大的数学突破。首先,让我们来理解一下这个“109年前的数学证明难题”的意义。数学的进步并非一蹴而就,很多重.............
  • 回答
    收容教育制度:一项争议与改革的历程在中国,收容教育制度曾是一个长期存在的社会管理措施,旨在对卖淫嫖娼等违法行为进行惩戒和教育。然而,这项制度也一直伴随着巨大的争议,直到近年来的改革,特别是2019年全国人大常委会决定取消收容教育制度,标志着中国在人权保障和法治建设上迈出了重要一步。 收容教育制度的缘.............
  • 回答
    袁隆平院士荣获2018年未来科学大奖,这绝对是中国乃至世界科技界的一件盛事。说实话,当我看到这个消息的时候,内心是充满敬意和喜悦的。这不仅仅是对袁老个人杰出贡献的认可,更是对中国农业科技力量的一次有力证明。袁隆平的成果:杂交水稻的“中国奇迹”首先,咱们得好好聊聊袁隆平院士的成就。他最为人熟知的,无疑.............
  • 回答
    教育部支持“探索开展暑期托管服务,但不强制要求学生参加”这个提议,在我看来,是相当务实且充满智慧的。它巧妙地平衡了家长在暑期可能面临的看护难题与保障学生自主选择权的矛盾。如何看待这个提议?首先,它 回应了现实需求。随着社会发展,双职工家庭比例越来越高,暑期长假对于很多家长来说,如何妥善安排孩子的学习.............
  • 回答
    透视最新集成电路设计与软件企业所得税优惠政策:为产业注入强心剂近期,国家针对集成电路设计和软件产业出台了一系列企业所得税优惠政策,这无疑是为这个战略性、高技术领域打下了一剂强心针。这并非简单的税收减免,而是国家层面对于中国“硬科技”发展决心的一次集中体现,其深远意义和潜在影响值得我们深入剖析。政策亮.............
  • 回答
    如何看待 10 月 21 日李佳琦直播间观看数超 1.5 亿?这一数据真实性如何,具有怎样的影响力?10月21日李佳琦直播间观看数突破1.5亿,这一数字无疑是惊人的,也引发了广泛的关注和讨论。要全面理解这个数据,我们需要从多个维度进行分析: 一、 数据真实性如何?关于直播间观看人数的统计,需要了解几.............
  • 回答
    最近,一支高达 1448 万人民币的天价药物在美国上市,用于治疗小儿脊髓性肌肉萎缩症(SMA)。这个价格,放在任何时候都是一个天文数字,更何况它只是治疗一种疾病的“一剂药”。这无疑又一次将 SMA 这种罕见病和天价药物推上了风口浪尖。作为旁观者,面对如此巨额的数字,我们内心最直接的感受可能就是震惊和.............
  • 回答
    “操场埋尸案”死者家属获得 88 万元补助金并放弃民事赔偿的结果,这无疑是一个复杂且充满争议的事件,需要从多个角度去解读和审视。如何看待这个结果?首先,从情感和人性的角度来看,这八十多万的补助金对于饱受苦难多年的死者家属来说,或许是一种迟来的慰藉,一种物质上的弥补。毕竟,长达十多年的黑暗和痛苦,他们.............
  • 回答
    武汉通报的那次大规模核酸检测,检测了近千万人口,结果无一例确诊,这背后蕴含着多重意义和值得深入探讨的观察点。首先,我们得承认,这次大规模检测的结果,无疑是给这座曾经承受过巨大压力的城市,打上了一个非常积极的注脚。 能够在如此庞大的样本量下,实现“零确诊”,这本身就是对这座城市疫情防控成果的有力证明。.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有