理论上时空是什么 时空指的是什么( 八 )


而静质量,又称为不变质量(Invariant Mass),是因为运动是相对的,那么运动对应的动质量就是随参考系变化的,于是不随参考系变化的,自然就是不变质量了 。
所以,相对论质量 = 变动质量(依赖参考系) + 不变质量(不依赖参考系),即:动质量 + 静质量 。
第二,狭义相对论的质能方程指出,E = mc^2(m是相对论质量)或等价于 E^2 = p^2c^2 + m^2c^4(p是相对论质量的动量,m是静质量) 。也就是说,总能量 = 势能 + 动能,其中势能来源静质量(宏观是内能,微观是场能),动能来源动质量 。
显然,如果微观光子静质量为0,那么上述方程得到:E = pc,而在经典电动力学中,宏观光的能量和动量刚好满足:E = pc,于是这样假设刚好就统一了光在宏观与微观的方程 。
其次,我们从实验角度来看,并没有证据表明,光子的静质量为0 。
实验原理是,如果光子有静质量,静磁场的行为会有所变化,那么通过测量星球的磁场,就可以推算出光子静止质量的上限 。
目前的实验结果是,光子的静质量上限在10^-51kg到10^-62kg之间,要知道已知最轻的有静质量粒子——中微子,其质量是10^-36kg,光子比中微子要轻几十个数量级 。
那么可以想象,光子的静质量如果存在,是该有多么多么的渺小,以至于我们甚至都会怀疑——我们的实验精度,是否真的能够计算出光子的静质量 。
另外,实验给出的是光子静质量的上限(即不会超过的数值),而没有给出下限(即不会低于的数值)——换言之,光子静质量的下限就是不确定的,可能等于0 。
最后,综上可见,虽然光子没有静质量是一个假设,但在目前人类知识的范围内,是极其确定的一个结论 。
番外2:光子与静频率首先,质能方程(E = mc^2)给出了静质量(m)对应的静能量(E),光子是没有这个静能量的,因为光子没有静质量,只有动质量 。
换个角度理解,静能量是粒子在静止坐标系中的能量,而光速没有静止参考系,所以光子没有静能量 。
其次,光子是有能量的,由普朗克公式(E = hv)得出,这里的能量(E)不是静质量,v是光子的频率 。
然后,我们会发现这两个公式,都有一个能量E,如果是同一个类型的E,就可以形成一个新的等式即:mc^2 = hv 。
我们知道,普朗克公式中的能量E,并没有限定是什么类型的能量,所以若要新等式成立,就要限定普朗克公式中的能量为静能量 。
那么,如果E = hv中的E是静能量,频率v会变成什么呢?
试想,原公式中,频率v是运动,其带来了能量,而静能量对应的是静质量,静质量代表的是“不运动”,因此我们可以把静能量对应的频率v,称之为——“静频率”,它代表着静止的周期,即“不运动”的周期 。
事实上,“不运动”会产生运动的趋势,即势能,这就是静质量的微观来源,于是静频率带来对应静质量的静能量,就是一个很“合理”的假设 。
接着,新等式就可以推出一个新公式,即:v = m * (c^2 / h),其中c和h都是常数,所以 (c^2 / h)就可以看成是一个系数,而静频率和静质量,就是成正比的,即:静质量越大,其静止的周期越多,静质量越小,其静止的周期越少 。
而这个静频率,可以看出它反比于时间“滴答”的周期,即:反比于时间流逝的速度 。也就是说,静止的周期越多,时间“滴答”的越少,时间流逝的就越慢,反之静止的周期越少,时间“滴答”的越多,时间流逝的就越快 。
这对应了,广义相对论中的绝对时间膨胀,即:静质量越大(静频率越高),引力场越强,时间越慢 。
最后,我们可以看到,光子没有静质量,也就没有静能量,所以新等式无法存在,即没有静频率,所以光子没有静止的周期,即:没有时间的流逝,也就没有时间,或说时间静止 。
由此洞见,当静质量全部转化为光子,时间就不再流逝,而没有时间就没有办法度量距离,因为距离依赖时间才能测量,那么没有距离的宇宙,就如同一个质点(所有全同光子可视为一个),这就为一个“新宇宙”的诞生,做好了准备 。