光的相對論質量

首先我們要知道，量子力學，是一門還在發展中的不完善的科學，它有很多優勢，也有無數解決不了的問題，例如薛丁格的貓至今無法準確判定其生死，又例如量子糾纏至今無法解釋。等等，所以，經典理論不是萬能的，有它的適用範圍。量子力學也不是萬能的，也有其適用範圍。相對論也一樣，有適用範圍的問題。如果抱著「完事不決，量子力學」的態度，牽強解釋我們的宇宙，就跟當年的地心說一樣，會被我們的後輩譏笑。

　　我們都知道，光的靜止質量為零，因為光無法靜止存在，靜止時當然不會有質量。但是有些人為了自圓其說，非的說有，它的靜止質量是「0的無窮大次方」，那還不是0嗎？。就跟非要說「妻子不是老婆，是孩子他娘」一個道理。

　　根據廣義相對論，光是有相對論質量的，E=mc2，如果光子沒有質量，那能量就為0，這不是扯淡嗎？能量為0你怎麼發生光電效應？首先廣大光伏產業的從業者就不答應，你這等於說他們的太陽能電池是騙人的。

　　為了避免被光伏產業從業者打出屎來，物理學家將愛因斯坦的方程平方了一下：E^2=p^2·c^2+m0^2·c^4，這樣就好看了吧？公式中出現有個m0，用這個來代表靜止質量。你靜止質量為0，能量也不為0了，光電效應可以發生了，這下就皆大歡喜了吧？

　　科學家們把E^2=p^2·c^2這一部分產生的能量，再代入回E=mc2，你看，有能量，又有光速，光子的相對論質量不就有了嗎？你看，科學家多聰明。

　　如何解釋「相對論質量」，並使之在各種方程中應用自如呢？他們就規定了，這個相對論質量啊，是光子在飛行中的質量，不是靜止的質量。這個好理解吧？光在飛行時，是有質量的，所以黑洞能用萬有引力吸引住光，光在黑洞的引力下逃不掉。因為飛行中的光有質量，大質量的恆星也能吸引光，所以靠近太陽的光會被彎曲，還有試驗證明了。

　　但這裡面有個大忽悠，他們規定了一個假設前提：「光在真空中的傳播速度不變」，這個不變的速度，大約是30萬公裡每秒。

　　科學家還告訴我們：在同一介質內，光是沿直線傳播的。這個是中學生都知道的常識。

　　常識告訴我們，速度不變的運動，就是就是勻速運動或者靜止的。光又是沿直線傳播的，連接起來就成了：「光是在做勻速直線運動」，物理老師告訴我們，沒有阻力也沒有動力，也就是沒有加速度的物體，才會做「勻速直線運動」。相對性原理還告訴我們，這種「勻速直線運動」內在屬性跟「靜止」沒什麼區別。甚至有很多教科書直接跟我們說「勻速直線運動」，相當於靜止的。

　　那麼更大的麻煩來了，光子運動是「勻速直線運動」，成了相當於「靜止」的。也就是說，光相當於是靜止的！麻煩來了，不是說光不能靜止存在嗎？是誰讓光靜止了呢？那樣太陽光就到不了地球，宇宙將一片混沌，地球上暗無天日。這樣一來，還不如被光伏從業者打出屎來算了。

　　還有更難解釋的：實驗一：當光線照射到玻璃上，由於光在玻璃和空氣中的傳播速度不同，光線發生了折射。教科書告訴我們，光在玻璃中的傳播速度為2.0*10^8m/s。光在空氣中的傳播速度是2.99*10^8m/s，光在通過它們時的速度不同，所以發生了折射。這時候，還算正常，麻煩的在後面。

　　光透過玻璃，再次進入空氣時，速度又變回2.99*10^8m/s，也就是說，光在通過玻璃後，瞬間變回了原先的速度，幾乎不需要時間就增加了每秒近10萬公裡的速度，那麼，誰給光加速了？產生這個加速度的能量從哪裡來的？

　　哪怕將這個速度減慢一萬倍，也有每秒10公裡，這個速度，足以擺脫地球引力，遨遊太空了。人類為了這個每秒10公裡，在火箭上不知加了多少燃料。那麼光在飛出玻璃的瞬間，誰給光子添加能量了呢？誰給光子「燃料」了呢？是玻璃嗎？我們可以精確地測量出來，玻璃的質量沒有改變，根據質能方程，它沒有損失能量。相反，陽光的照射使得玻璃發熱了，根據能量守很定律，是光子損失了能量。

　　也就是說，光子在通過玻璃時，不但沒有獲得能量，還損失了能量，但是在通過玻璃後，光子瞬間滿血復活！

  

　　教科書說，要改變物體的運動狀態，就要給它一個加速度，請問，誰給了光子加速度？上帝嗎？

　　這時候，經典理論就跑出來說：「光是電磁波！光自然以電磁波的速度傳播了，30萬公裡每秒不是正解嗎？」

　　好吧，電磁波，電磁波在玻璃裡面也減速了好不好？它飛出玻璃時也加速了好不好？誰給它加速度的？玻璃嗎？要是玻璃給光加速了，就會損失能量，你家的窗戶玻璃會越曬越冷，而不是越曬越熱，你摸過嗎？

　　不對？光波在不同的介質裡傳播，它的波長和頻率不一樣。所以才造成光波「變速」。好吧，根據質能方程，E^2=p^2·c^2+m0^2·c^4，光的靜止質量為零，速度和能量成正比，光波在飛出玻璃的瞬間，由于波長和頻率的關係增大了速度，但是，速度增大能量就增大了，誰給的光波這個能量？

  

　　還是不對？光波在通過玻璃時，只是頻率和波長發生了變化，能量並沒有發生變化。書上是這樣說的：在沒有外力作用下，物體的運動狀態不會改變。波長和頻率的改變，算不算運動狀態的改變？算的話，誰給它外力？玻璃的阻力嗎？要克服阻力，需不需要能量？這樣說來，光波在通過玻璃時，只會損失能量，不會增加能量。無法解釋的是，光波在穿過玻璃過程中，兩次改變頻率和波長，然後它恢復原樣，沒有能量損失。連續兩次改變運動狀態，不需要外力，除了萬能的量子力學，誰還能解釋？

  

　　教科書告訴我們，波的傳播，是有速度的。它的傳播過程，就是一個能量更新的過程，這個更新，也是有速度的。愛因斯坦告訴我們，速度最快，也不會超越光速。哪個實驗能證明，光在飛出玻璃的「瞬間」，這個「瞬間」就是以光速在更新光的傳播速度？

　　這個實驗告訴我們，「光速不變」不靠譜，它在通過不同介質時，訊息萬變。並且不需要誰給它能量，它能隨意地加速或減速。解釋不了了吧？那隻好吧它推給「量子力學」，這就再次證實了「萬事不決，量子力學」。

　　然後有人說，你錯了，「光速只是在真空中不變」，問題是，我們宇宙有「真空」嗎？整個宇宙，充滿了微波背景輻射，還又看不見的暗物質，暗能量，哪裡有絕對的真空？

  

　　既然沒有絕對真空，光就必然在一些介質中傳播。宇宙在膨脹，所有介質都在運動中，光能獨善其身，不受介質運動的改變嗎？超音速客機上的乘客，還能聽到發動機的聲音，說明聲波的傳播，是隨著介質一起超音速了，自己超越了自己的速度，是不是很神奇？

　　所以，宇宙中的光，也一起隨著介質在做超光速或亞光速運動，並不是不變的。

　　需要說，光速不變原理是不能夠被證明的，因為誰也不能保證以後的實驗是否會發現與相對論矛盾的事實，也就是說每當一次實驗結果與相對論符合，狹義相對論的兩條基本假設的可信度就進一步提升,但是只要有一次實驗結果與相對論不符合,那麼狹義相對論的兩條基本假設就有問題。

　　扯了半天，終於扯回「相對論質量了」。

　　相對論聽起來高大上，不太好理解，但是可以簡化成一個類似的比喻：一個打算坐電梯上三樓的人，他坐電梯上到三樓，跟他坐在電梯裡面，但是電梯不動，三樓卻跑下來接他是一樣的。

　　在相對論看來，光子或說光波本身並沒有質量的，為什麼能夠被黑洞的引力吸引逃不掉呢？因為黑洞的引力巨大，造成了「時空彎曲」，也就是黑洞附近的時空「凹」下去了一塊，相當於一個沒蓋蓋子的沙井，（也可類比下坡）。光子路過時沒細看，「掉到沙井裡」了，並不是沙井在吸引你。這個現象，跟光子被萬有引力吸進黑洞裡是一樣的，就是說光子本身沒質量，你萬有引力吸引不了我。被吸引進黑洞的效果是由於光子挨了「時空扭曲」一悶棍，這一悶棍就相當於萬有引力了，這時候給你個名分，叫做「相對論質量」。

  

　　但是，牛頓說：沒有地球引力，你會飄到空中，不會掉到沙井裡去的。是不是也得問問愛因斯坦，黑洞沒有引力的話，光子會不會「掉到沙井蓋裡」？所以，用「時空扭曲」的「相對論質量」來替代光子質量的說法，就是「這個美女不是我老婆，但是她必須給我生孩子！」一個道理。明明是引力造成的，非得說是「時空扭曲」，因為他們不敢承認萬有引力吸引住了光子，那樣的話，光子必須有質量才行。想不明白嗎？是相對論耍流氓呢？還是它娶了個二奶？老婆的義務你要承擔，名分是不給你的，可憐的光子！

　　總結：光子的「相對論質量」其實就是光子在即時空間的內稟質量。由於現在的理論體系不支持光子質量，被硬生生說成「沒有質量」，有些時候萬不得已要用到，就給個「相對論質量」的名分，僅此而已。

  更多的觀點，作者發表在科幻小說《無人突擊隊》光電反應相關章節中，歡迎指正。