光有多重?看完不暈的我佩服

2021-01-12 快科技

如果光有多重這個問題有一個簡單的答案,我們應該都知道這個答案才對。這應該是一個在小學就要求記住的確切而簡潔的數字,就像我們必須記住哥倫布發現新大陸的年份是1492年,以及海水是藍色的一樣。

可是事實恰恰相反,我們只能得到一個複雜的、冗長的、含含糊糊的答案,它可能是這麼表達的:「嗯,光應該是有些重量的,但是它的重量和一般的東西的重量不是一回事兒。」

這個答案說起來可真是繞嘴又費勁兒。

讓我們試試來理清這一團亂麻,先提出另外一個問題:光子有質量嗎?

光子是衡量光的最小單位,它是沒有質量的。

那麼,事情就非常簡單了,對嗎?光是由光子組成的,而光子是沒有質量的,所以光也就沒有質量,沒有質量的東西當然也就沒有重量可言。

但是先別這麼快得出結論。要知道光子是有能量的,而愛因斯坦說,能量等於一個物體的質量,乘以光速的平方。

那麼,如果光子沒有質量,它怎麼會有能量呢?

實際上,愛因斯坦所證明的是,能量和質量可能是一回事兒——所有的能量都有某種形式的質量。

光可能沒有靜質量(或者說固定的質量),而重量是描述一個物體的分量的,從這個角度說光沒有質量,也沒有重量的。

但是因為愛因斯坦的相對論(而且光的某些行為和有質量的物體很像,比如它會受到引力作用),所以我們可以說,質量和能量是同時存在的。

在這種情況下,我們把它叫做相對論質量——當一個物體處於運動狀態時的質量,與靜止狀態是相對的。

所以我們的答案是一個是與非的混合體。光有沒有質量,能不能在浴室的體重計上稱出重量?肯定是不能的。

但是,光可以成為一個引力場的源頭,所以我們也可以說,有光的盒子比沒有光的盒子更重一些——只要你能夠理解我們這裡所衡量的「重量」是能量的一種形式,而不是磅或千克。

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