我和网友交流时,发现不少网友质疑: 光子有质量就会颠覆相对论。这绝不是空穴来风,这是有根据的。根据还不是一般人的,是大名鼎鼎的爱因斯坦!
哪个爱因斯坦?世界之大,芸芸众生,会不会有同名同姓的可能?不。是那个写出惊世骇俗,彻底颠覆人类时空观宇宙观的【相对论】的阿尔伯特 · 爱因斯坦。
爱因斯坦在相对论中不止一处,多次表示——比如在1·15节「一般相对论的普通结果」,「具有m质量的点的相对论动能表示为:
当速度u 接近光速 c 时这个表达式接近无穷大。」
爱因斯坦
也就是说 洛伦兹变换中的变换因子里u是不能等于光速 c 的。 那么具有光速的质点相对论动能又该如何表示呢?下面是关于这个问题我的一个推理。
假设一列火车自左向右,以速度 u 匀速在笔直的路轨上行驶。突然一道闪电同时击中了火车和路轨,在火车和路轨上,沿运动方向各放射出一个光子。
如果光子有质量,则记路轨上的光子为
可以先写出火车上光子的位移、时间公式
可见火车上的光子速度,毫无疑问也为 c 。 这不是光速不变吗?
这样同时在路轨和火车上有,光子的质量和速度。 根据相对性原理,物理定律与惯性参考系的选取无关,或者说惯性参考系对物理现象、规律的描述是平等的。所以就有下列等式:
这一结果表明,极端吻合:光速是速度的极限(最大值),静止是速度等于0(最小值),光子的两种极端情况,它们的质量是相同的。有问题吗?欢迎讨论!