19世紀最偉大的物理學成就之一就是麥克斯韋方程組的建立。這個經典的電磁場理論又促進了20世紀物理學的偉大發展,即相對論和量子力學的建立,這兩大理論是現代物理學所依賴的支柱。無論是在麥克斯韋電磁理論還是在愛因斯坦狹義相對論中,恆定光速的假設意味著光子的靜止質量必須為零。
1905年,愛因斯坦為了解釋光電效應提出了光子的假設,並於同年提出了著名的狹義相對論。狹義相對論給出了一個具有有限靜止質量的粒子的速度與能量的關係:能量增加會導致速度增加,但是永遠無法到達光速,因為這需要無窮大的能量。對於靜止質量為零的粒子來說,其速度永遠是光速,而不管其能量的高低,光子就是這種靜止質量為零的粒子。光子攜帶能量和動量在空間中傳播,但光子的靜止質量被假定是零,做出該假定的原因是光子無法靜止下來。因為如果它能靜止下來的話我們必定能捕獲它,並對它進行稱重。近一個世紀以來,麥克斯韋電磁理論、狹義相對論在許多實驗的成功導致了光子無靜止質量這個概念被廣泛接受。
儘管如此,許多物理學泰鬥對待光子靜止質量問題還是非常謹慎的,他們還是會在實驗上直接或間接地進行檢驗,試圖發現光子具有微小靜止質量。事實上,光子具有靜止質量並不違背相對論。「為什麼夜晚的天空是黑暗的而不是明亮的?」,這個所謂的奧伯斯佯謬目前有兩種解釋:一是宇宙並不是無限大的,而是有限的;二是宇宙中的星系並不是相對靜止而是彼此遠離的,根據都卜勒效應,當光到達我們的視野時,它已經紅移到了人眼看不見的紅外波段了。其實我們還可以有第三種解釋,光子具有靜止質量,這樣當遙遠星系的光子到達我們的視野之前,它就已經停下來了。
事實上,光子具有靜止質量的各種物理效應是實驗中檢驗它的標準。原則上,在麥克斯韋電磁理論中加入有限光子靜止質量之後,就會產生各種物理效應。這就成了普洛卡重電磁場方程組。
根據普洛卡重電磁理論,光子具有靜止質量的直接效應就是真空中光速和頻率的依賴性,也就是說不同頻率的電磁波在真空中將有不同的速度。這種現象稱為真空中光速的色散效應。物理學家可以測量真空中不同頻率的電磁波速度差異來確定光子的靜止質量。不過從過去的實驗來看,由於各種介質的幹擾,這個實驗並沒有取得重大的進展。考慮光子具有靜止質量後,我們熟知的庫倫反平方定律將會出現偏離,這將導致帶電導體的靜電荷不再全部集中於表面,內部也會出現自由電荷。因此實驗檢驗庫倫反平方定律的偏離程度能確定光子的靜止質量。眾所周知,在麥克斯韋電磁理論中,電磁波是一種橫波。如果考慮到光子的靜止質量,將會出現第三種效應,那就是縱向電磁波的出現。因此,可能的情況就是光子具有一個非常微小的靜止質量,遠遠小於中微子的質量,但是的確不為零。不過,到目前為止,實驗結果只給出了質量上限,並沒有證實光子具有靜止質量。