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光子和引力子真的沒有質(zhì)量嗎?

 宣城華廈圖書館 2017-12-07

光子是客觀存在的,光子是沒有靜止質(zhì)量的;如果引力子也存在的話,那么引力子也是沒有靜止質(zhì)量的。

為什么會這樣?

因為電磁相互作用與萬有引力都是長程力,距離1000公里以上都可以存在這兩個力,而傳遞這些力的就是光子與引力子,因此,它們是沒有質(zhì)量的——否則的話也就傳遞不了長程力了。

這個是從理論上得到的合理的推論。

而從實驗上來說,我們還沒有測量到引力子,而光子是已經(jīng)被測量到了的,現(xiàn)在有很好的單光子發(fā)生器,也可以測量出單光子的速度就是光速,但既然是光速,也就說明光子是沒有靜止質(zhì)量的。

你可能會問,為什么光速就表示沒有靜止質(zhì)量呢?

原因就在于,光速是一個基本的物理常數(shù),要實現(xiàn)這個常數(shù),必須對質(zhì)量提出要求,而質(zhì)量是零才是特殊的。因此,這在邏輯上也是自恰的。所以,光子是永遠追不上的,因為它相對于任何慣性參考系都以光速運動,那還怎么追。而任何有靜止質(zhì)量的東西都不能以光速運動,所以,這個世界其實是分層次的:光速的世界與非光速的世界,這兩個世界存在不可逾越的鴻溝,某種意義上來說,光速世界是我們這個非光速世界的邊界。

所以,無論從理論上還是實驗上,還是從美感上來判斷,光子都不應(yīng)該有靜止質(zhì)量,否則這個世界是不和諧的。當然,我們無法用更底層的邏輯來解釋,為什么光子沒有質(zhì)量。而引力子更神秘,因為它是量子引力的產(chǎn)物,但我們無法把引力量子化,這里有一個難處。

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