Откуда мы знаем, что фотоны точно не имеют массы и движутся в вакууме точно со скоростью ccc?

Я знаю, что этот вопрос может показаться глупым, но я имею в виду, что у фотонов есть некоторая энергия и нет массы, однако говорят, что масса и энергия эквивалентны (или, может быть, я неправильно понял эту часть). В более раннем вопросе я получил ответ, что гравитация зависит от тензора энергии-импульса, а не просто от массы, так что фотон также должен создавать очень небольшое влияние гравитации. Тогда откуда мы знаем, что фотоны движутся со скоростью с а не скажем 99.999999% с ?

Я спрашиваю об этом из-за замедления времени, потому что тогда фотон движется чуть ниже с испытает только значительное замедление времени, но все же не полную остановку, верно?

РЕДАКТИРОВАТЬ: обратите внимание, что в гипотетическом случае свет немного медленнее, чем с это все еще будет предел скорости, используемый для релятивистских расчетов, но уже не скорость света, поэтому вопрос не совсем в том, «почему свет движется со скоростью света?».

Ответы (6)

Невозможно быть уверенным на 100%, но мы можем установить верхний предел массы.

Безмассовые частицы не имеют системы покоя, поэтому говорить о замедлении времени в системе фотона не имеет смысла. У массивного фотона была бы система покоя, так что вы могли бы в конечном итоге догнать его и двигаться вместе с ним.

Список экспериментальных ограничений на массу фотона

более полный список

Джордж Г.: « Невозможно быть уверенным на 100 % ». Если бы не было способа быть уверенным на 100 %, по крайней мере в принципе, можно ли было бы оценивать «систематические неопределенности» для указанных « экспериментальных пределов »; и, наконец, значения " CL% в pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-photon.pdf ? " но мы можем установить верхние пределы для массы ". -- Можем ли мы также установить нижние пределы для массы фотона; хотя бы в принципе и/или экспериментально?
@user12262 user12262 Если масса конечна, то да, гипотетически вы можете найти нижний предел, но ни один эксперимент не смог этого сделать. Какой бы ни была масса фотона, она меньше, чем кто-либо может измерить, и считается, что она равна нулю.
@user12262 user12262 Перечисленные там результаты взяты из множества разных экспериментов с использованием разных методов, поэтому я не думаю, что вы найдете систематическую ошибку во всех них, это то, о чем вы спрашиваете?
Джордж Дж.: « Гипотетически вы могли бы найти нижний предел, но ни один эксперимент никогда не был в состоянии это сделать » -- Что ж, суть, которую я пытался выразить в своем ответе, заключалась в том, что нет: такая гипотеза является абсолютной. непоследовательный. « Перечисленные там результаты взяты из множества разных экспериментов с использованием разных методов, поэтому я не думаю, что вы найдете систематическую ошибку во всех них ». неуверенности, все они должны были иметь (мысленно-экспериментально) определенное представление о том, как получить «истинное значение» искомой величины.

Рассмотрим очень далекую сверхновую; например, предположим, что фотоны взрыва должны пройти миллиард световых лет, чтобы добраться до нас. Если бы эти фотоны имели разные скорости, то эти различия привели бы к накапливающейся разнице во времени их прохождения.

Даже если бы их скорости отличались всего на одну миллиардную, самые быстрые и самые энергичные фотоны достигли бы нас на год раньше, чем самые медленные и наименее энергичные. Ясно, что этого не происходит: когда мы наблюдаем сверхновую, мы обнаруживаем все фотоны одновременно, независимо от их энергии.

Разве этот свет не преломится?
Как будет преломляться свет?

В специальной теории относительности энергия связана с массой и импульсом соотношением Е 2 "=" ( п с ) 2 + ( м с 2 ) 2 , где п это импульс. м здесь масса покоя частицы, так что для фотонов есть только энергия от импульса. Е "=" м с 2 вы, вероятно, знакомы с игнорированием члена импульса и, следовательно, включает только массу покоя.

Фотоны — это квантованная энергия электромагнитного поля. Из уравнений Максвелла, описывающих классическую теорию электромагнитных волн, мы знаем, что скорость распространения волны равна:

с "=" 1 мю 0 ϵ 0

Численное значение этого — скорость света, с которой мы знакомы. Чтобы наша квантовая теория света согласовывалась с классической теорией, скорость фотонов должна быть равна этому значению.

Но, в конце концов, скорость света с определяется как скорость света в вакууме, поэтому вопрос, медленнее ли фотонов, чем с это все равно, что спросить, что если звук будет двигаться медленнее, чем скорость звука в воздухе. Это противоречит определению скорости.

Следует отметить, что если бы фотоны двигались со скоростью < с , уравнения Максвелла не выполняются. Следует использовать уравнения Прока. В таком случае, с будет максимальная скорость, а не скорость света.
@jinawee Вот что я имел в виду, с тогда это будет не скорость света, а недостижимый предел, используемый, например, при расчетах релятивистских эффектов.
@ user38438: Вот что такое c на самом деле. В материалах световые волны движутся медленнее, чем c. У нас нет способа узнать, движется ли свет точно со скоростью с в идеальном вакууме, но мы можем экспериментально проверить, что это чрезвычайно хорошее приближение, если не точное.

Тогда откуда мы знаем, что фотоны движутся со скоростью с [...] вопрос не совсем в том, «почему свет движется со скоростью света?».

Так вопрос вроде бы точнее:

«Откуда мы знаем, что фронт сигнала любого сигнала, которым обмениваются (подходящие наборы) электромагнитных зарядов, связан с обменом квантами электромагнитного поля между этими (наборами) зарядов?»

Что ж, это по-прежнему верно по определению:
поскольку очевидно, что сигналы могут обмениваться между (подходящими наборами) электромагнитных зарядов, мы называем соответствующие фронты сигналов «фотонами».

Разрешив этот конкретный вопрос a priori, конечно, остается множество других вопросов, которые можно решить экспериментально; такой как:

  • Какое значение (или распределение значений) «показателя преломления н " характеризует область, содержащую заряды? (Это относится к электромагнитному полю в области, поскольку оно составляет "сигнальный хвост" или насколько оно считается "стоячей волной"), или

  • Чем-то еще обменивались между рассматриваемыми зарядами, в рамках «сигнального хвоста»? (Например, нейтрино , или Z-бозоны , или гипотетические частицы Прока и т. д.)

Свет всегда не имеет массы покоя. Крошечное, пренебрежимо малое количество гравитации не замедлит свет. Вместо этого он может добавлять или отнимать энергию у фотона/ов. Мы знаем, что свет движется со скоростью света, потому что это скорость причинности. Если бы свет каким-то образом двигался быстрее света, путешествия во времени были бы возможны, а мы знаем, что это невозможно. Свет имеет импульс, но не массу. Некоторые люди считают релятивистской массу и считают, что свет имеет ее, но это не то же самое, что масса покоя.

Если у фотона нет массы, у вас есть первая частица, у которой нет двойственной природы. Я не знаю, кто обучает этому фотону, не имеющему массы. Если вы говорите, что у него не было массы покоя при движении со скоростью света, то все в порядке. Помните, если вы уменьшите скорость света даже в вакууме, если сможете, он получит массу покоя настолько малую, насколько вы уменьшите скорость. Как можно, никто не понял. Но в другой среде скорость света уменьшилась, поэтому фотон приобрел там ненулевую массу покоя. Но у фотона есть масса повсюду, а также волновая природа, но нет массы покоя, как предположение только одного уравнения, думая, что она такая маленькая, чтобы не обнулить это число, если вы сбросите ноль до -1, он снова получит массу. Но это уравнение становится сложным и трудным, знаменитое уравнение emc2, которое не совсем верно, так как оно применимо только к частице, имеющей скорость меньше скорости света. Для света он не может измерить массу, поэтому бесполезен.

Откуда мы знаем, что фотоны точно не имеют массы и движутся в вакууме точно со скоростью ccc?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v