光子有動質量,離開太陽過程中會受到太陽引力作用,光子會減速麼

2020-12-03 醉心音樂

光子是極其穩定的,它一旦被激發出來,那麼就必須以光速前進,除非被再次吸收,所以光子只有運動質量,沒有靜止質量,也就是說光子的靜止質量為0。光子離開太陽的過程中有動質量,理論上會受到太陽引力減速,減速後也就不叫光子了,那光子哪來的?難道不受引力作用?

真空中的光速是恆定的,這是狹義相對論的一個假設,也是整個相對論的理論基礎。所以真空中的光速不會因為經過太陽附近而減慢。

可能很多人會認為,真空中的光子具有相對論質量,那麼就必須受到太陽周圍彎曲空間的幹擾。1919年的時候,天文學家愛丁頓就在西非發生日全食時,拍下了原本被太陽強烈光線埋沒的其他天體發出的光線。這些光線經過太陽的周圍發生了彎曲,科學家經過計算發現這些光線的彎曲程度就是廣義相對論預言的那樣。這也是《廣義相對論》第一次被實驗驗證了。從此之後,愛因斯坦才名聲鵲起,知名度立馬衝出了科學圈!

現在我們知道:光子經過太陽附近的路徑的確會被彎曲。這是由於太陽巨大的質量彎曲了周圍的空間,光子經過太陽周圍也不得不彎曲。但是這並不代表說光子的運動速度會降低。質能方程和能量守恆定律已經限制了光速的改變。

光子經過太陽周圍時的速度一旦降低,將導致其相對論質量降低,那麼光子攜帶的能量也會降低,這些能量去哪了?這明顯是違背能量守恆定律的。

有的人這樣問,的確有他的道理,這個錯誤曾經就有天文學家犯過。不過人家認為光線經過大天體周圍會發生超光速現象。這發現可不得了,弄得整個科學家都很興奮,難道愛因斯坦錯了?但是稍微分析一下就發現這是個烏龍,原因在於光線經過天體周圍確實發生了觀察上的超光速現象,不過那只是假象。原因在於大天體周圍空間曲率的改變。光線經過不斷改變的空間曲率就造成了觀測上超光速的假象。

所以,我可以明確的告訴大家。真空中的光速永遠都是299792458 m/s,這一點毋庸置疑!

相關焦點

  • 光子和引力作用規律與黑洞的形成
    在上一節《光子在引力場中的受力分析》中我們指出:光的衍射條紋是光在單縫引力作用下形成的,紅光的衍射條紋寬而紫光的衍射條紋窄;光子在引力場中加速度與其半徑成反比,質量越小的光子在引力場中的加速度越大而質量越大的光子在引力場中的加速度越小。光的衍射現象已經很清楚地證明了在相同引力作用下,紫光的偏移量小而紅光的偏移量大(因為紫光質量大於紅光質量)。
  • 光子在引力場中的受力分析
    之前科學家發現光通過星系後會發生彎曲,光線在通過太陽表面也會發生彎曲,說明星系和太陽引力能夠使光彎曲,簡單來說就是引力作用會改變光子的運動狀態。那麼不論是單縫還是雙縫都是由物質實體組成的,單縫雙縫的引力同樣能夠改變光子的運動軌道使光子發生彎曲。
  • 光子的靜止質量為零,為什麼還能被黑洞吸引?
    在廣義相對論中,愛因斯坦使用測地線的概念重新建立起了時間和空間的關係,他認為,完全真空的空間都是平坦的,但是在有質量的物體作用下,平坦的空間會變彎曲。宇宙中任何物體(包括光線)都在沿著測地線運動。愛因斯坦把黑體輻射和光電效應的實驗現象結合起來再加上牛頓的光粒子學說發現,如果把這一份一份的能量量子看作是粒子,然後讓光通過具有粒子性的能量量子並進行傳播然後與物質發生相互作用,成為第一個成功解釋光電效應的人,光電效應說明了光具有粒子性。光子可以在很多自然過程中產生,光子在運動過程中具有質量,能量和動量。
  • 有質量才有引力,光子沒有質量,但黑洞能把光吸住,這不矛盾嗎?
    先來認識一下黑洞,其產生過程類似於中子星的產生過程,就是說如果一個恆星在準備滅亡時,核心在自身重力的作用下會迅速地收縮,塌陷,發生強力爆炸,而當核心中所有的物質都變成中子時,收縮過程就會立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。
  • 如果光子沒有質量,它是怎麼受到引力的影響的?
    光子一般來說是沒有質量的,這是物理學家在用狹義相對論來形容光子的粒子性時所說的。邏輯是是辯證的,是要從多角度去思考的,就和如下的例子一樣。找一個孤立的系統(稱為「粒子」)並加速它到一個速度v(速度v是矢量)。牛頓定義這個粒子的動量為p(也是矢量)這個動量p在這個粒子加速過程或碰撞中表現為一種簡單的形式。
  • 光子有沒有質量,為何被黑洞吸引?
    下面聊聊到底怎麼回事:牛頓的引力對於引力的認識,很多人是聽說了牛頓與蘋果的故事。蘋果落地是因為地球對它的吸引,這個吸引作用稱之為萬有引力。綜上所述:光子無法逃離黑洞與質量無關,只是因為黑洞質量太大,體積太小,導致逃逸黑洞所需的速度大於光速。然而,這並非唯一的解釋,愛因斯坦的解釋比牛頓更好,在愛因斯坦看來,任何物質都是有質量的。
  • 光子為什麼無法逃離黑洞?
    為什麼會這樣?我們可以看水星的例子。離太陽最近的行星是水星,在那個地方的萬有引力場強是最大的——肯定比地球所在的位置大,所以水星那裡的廣義相對論的修正最明顯,之前天文學家觀測到水星近日點存在進動——近日點的位置一直在漂移,也就是說,水星的公轉軌道不是一個封閉的橢圓,但當時沒有人可以解釋這到底是為什麼。
  • 光子有質量嗎?為什麼被黑洞吸引?那為什麼對人體沒傷害呢?
    在相對論之前科學家們都直接說光子沒有質量,但是當相對論出來以後大家覺得這樣的說法不夠嚴謹了,所以他們很嚴謹的加上光子沒有靜止質量。因為相對論的質能方程告訴我們質量和能量是等價的,而光子有能量,那麼也就可以看作是有質量,所以我們不能簡單的說光子沒有質量,這樣子就顯得不夠嚴謹了。
  • 光從太陽到地球要8分鐘?光子:太低估我的速度了,一瞬間足以
    想像一下承載日落光影的光子從太陽出發,直到它映入眼帘,被你視網膜上的感光細胞分子吸收的這個過程,從我們的角度來看光子在太空中旅行了8分多鐘,對於光子自身來說它的旅程並沒有時間。很多人可能知道光速是恆定的,不會加速,也不會減速,光子似乎也沒有摺疊空間的能力,那麼光子是如何做到的?
  • 光從太陽到地球要8分鐘?光子:你低估我的速度了,只需一瞬間
    「 時間對於光子 」是沒有意義的,世界對於它來說太小,時間於它完全凝固,然而在我們的眼裡,它似乎又沒有那麼厲害,或許你不夠了解它。光子8分鐘的旅程夕陽西下,其實是八分鐘前的夕陽。想像一下承載日落光影的光子從太陽出發,直到它映入眼帘,被你視網膜上的感光細胞分子吸收的這個過程,從我們的角度來看光子在太空中旅行了8分多鐘,對於光子自身來說它的旅程並沒有時間。
  • 光子有沒有質量,為何被黑洞吸引?愛因斯坦:自己跑進去的
    蘋果落地是因為地球對它的吸引,這個吸引作用稱之為萬有引力。 引力使物體產生向下「掉」的趨勢,有一句話叫做站得高,(niao)扔得遠,例如你在山頂上,向水平方向扔出一塊石頭和在山腳下扔一塊石頭,石頭出手時初速度相同,山頂出手的石頭肯定飛得更遠。
  • 太陽光從太陽到地球需要8分鐘,那麼在光子看來它花了多長時間?
    而在太陽形成的過程中,星雲物質中的氣體物質和星際塵埃在引力波動影響下,逐漸發生碰撞和聚集,一方面質量不斷增加,另一方面組成物質的高速角動能轉化為核心的熱能,從而推動核心溫度也不斷增加。當這個溫度提升到700萬攝氏度以上時就能夠激發核心處氫原子的核聚變反應。
  • 根據愛因斯坦的質能方程,太陽每秒會虧損掉四百萬噸質量!
    太陽每秒釋放3.8*10^26焦耳能量,相當於每秒425萬噸的質量虧損掉,但是和太陽的整體質量比起來是微不足道的。另外一方面,太陽釋放巨大的能量,部分太陽表面超高速的等離子體會完全逃離太陽引力,形成太陽風輻射出去,這些等離子體都是實體物質,擁有一定的靜止質量,這也會導致太陽的質量損失掉,而且並不比核聚變中的質量虧損低。
  • 太陽內部氫聚變產生的電子中微子在運動過程中會轉化成其它中微子
    所以在觀測太陽的時候接受到的不僅僅有「光子」同時還有「中微子」,並且光子和中微子這兩種粒子它們的年齡是不一樣的,簡單來說就是光子產生於10^5~10^7年前的太陽內部,而中微子幾乎是在當時產生的。「光子」·很久以前恆星核反應產生的當核心區域的光子向外面運動的時候,由於不斷地和恆星內部的物質發生吸收和散射,這樣的過程使得它的運動軌跡並非是直線的,而是無規則地向任意方向運動,因此在恆星核心區產生的光子運動到恆星表面的時候,所需要的時間可以長到幾十萬年甚至上千萬年,所以觀察到的太陽光子並不是當時產生的,實際上是在很久以前核反應的過程中所產生的
  • 既然引力對光有作用,那是不是就代表著光有質量?
    就引力而言,任何出現在愛因斯坦方程右邊的物體,尤其是那些在應力能張量中不僅能夠對引力有響應並且能夠自己產生引力效應。在牛頓的引力公式中,質量密度是引力的重要考量因素。在愛因斯坦更為一般的理論中,質量僅僅只是方程的一部分,它被作為引力的「產生的原因」而推廣到能量密度,靜止質量就是其中的一種形式。因此,光子之所以收到引力的影響是因為它們的能量,但光子本身並沒有質量。這是對光子的一種非常真實並且可以測量的影響,這種影響是牛頓不太普遍的引力理論所無法預測到的。
  • 發現迄今為止最強大的引力波源,瞬間釋放8個太陽質量的能量
    現在,天文學家在引力波中探測到了可能是迄今觀察到的最大質量黑洞合併信號。合併結果是首次清晰探測到質量介於太陽100倍到1000倍之間的「中等質量」黑洞。這個引力波源產生時,當時宇宙的年齡約為其年齡的一半,使其成為迄今為止檢測到最遠的引力波源之一。至於是什麼產生了這個信號,基於一套強大最先進的計算和建模工具,科學家們認為GW190521最有可能是由具有不尋常性質的雙星黑洞合併產生。
  • 光子與電子到底是什麼關係?
    我們通常會將原子核想像成太陽,將圍繞著原子核運動的電子想像成圍繞太陽旋轉的行星,比如水星、地球或木星,但事實上並不如此。氫原子是世界上最小也是最簡單的原子,它的原子核就是一個質子,質子帶一個正電荷,圍繞著這個質子運行的只有一個帶負電荷的電子,電子由於靜電引力的作用圍繞著質子運動。即便如此,電子的運動軌跡也不是一個圓或橢圓。
  • 科學探討:光子的壽命有多長?會消亡嗎?
    許多人都認同關於宇宙的一個絕對真理:植物和動物會腐爛,恆星會爆炸變暗,行星會破碎或燒毀,甚至黑洞也可能發生輻射作用而消散。事實上,構成宇宙萬物的原子,隨著時間的推移,最終都會衰變為更輕的元素。但是光呢?它會消逝嗎,還是永久存在?為了回答這個問題,我們需要了解原子是如何工作的。
  • 光子沒有質量為什麼會被黑洞吸引?是牛頓錯了嗎?
    黑洞吸積物質這點很容易理解,根據萬有引力定律,天體之間的引力與它們的質量成正比,與距離的平方成反比,但大家都知道光子的靜止質量為零,那麼請問它為什麼還能被黑洞所吸引?關於引力,牛頓是怎麼說的?關於引力,愛因斯坦的調調愛因斯坦在1905年總結了前人的成果推出了狹義相對論,十年後他獨立推出了廣義相對論,前者解決了以太漂移中的零結果問題,後者第一步解決的就是水星進動,因為愛因斯坦時空不可分割的相對論時空觀,完全不同於經典力學的絕對時空觀,愛因斯坦認為時空不可分離,並且會受到質量影響,簡單的如惠勒所總結:質量告訴時空該如何彎曲
  • 光子沒有質量為什麼會被黑洞吸引?是愛因斯坦錯了嗎?
    黑洞吸積物質這點很容易理解,根據萬有引力定律,天體之間的引力與它們的質量成正比,與距離的平方成反比,但大家都知道光子的靜止質量為零,那麼請問它為什麼還能被黑洞所吸引?關於引力,牛頓是怎麼說的?愛因斯坦又是怎麼說的?