电磁波是否具有质量?

2025-04-15 16:35:57
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回答1:

不具有质量。只具有等效质量。根据质能公式换算出来的质量,不是真正的质量,只是一个等效质量。只是一个等效数值, 但不具有真正的质量属性。真正的物理学意义上的质量,是静止质量。静止质量和等效质量,完全不同。静止质量是相对论性不变量,在任何3维参考系中数值都不变。但能量等效出来的这个等效质量(有的又叫动质量)不是相对论性不变量。 可见这个两个质量,其实区别很大,物理意义完全不同。叫等效质量,概念更准确,只是等效出来的一个数值,不具有实质物理意义。叫动质量,概念很容易混淆,这个名称不是一个好的物理学名称。电磁波具有能量和动量,这两个才是真正的物理属性,不是等效出来的属性。现代物理学,到处都是等效,但其实只是数值等效,物理内涵完全不同。如果把等效真的看成是相同,那你根本无法搞懂现代物理学。无法区分等效的真正物理意义,无法搞懂现代物理学。对于电磁波来说,动量和能量才是有意义的,尽管我们可以定义其“质量”。这里我解释一下,希望有助于题主理解。由于我本身也是外行,如有错误,希望指正。由于光的波粒二象性,光(电磁波)具有能量和动量。其动量可表示为p=h/λ,其中λ表示电磁波的波长,h为普朗克常数。在x线散射中,有波长改变的现象,可以认为是碰撞过程中的动量改变,这就是康普顿效应。知道了电磁波的动量,我们很自然的可以得到其质量m=h/λc。但是,由于c是一个常数,电磁波动量的改变可以视为“质量”的改变,与波长有关。所以,从某种意义上说,这种“质量”并不能认为是经典意义上的质量。对于场和电磁波来说,动量和能量才具有实际的意义,尽管我们大可以定义其质量,不过似乎并没有什么用。

回答2:

电磁波是物质。所以可以被我们通过probe探测的物理实体都应该是物质。但是物质不一定有质量,质量是否为零跟物质没有必然联系。能量需要物质为载体,所以我觉得问题的问法有些问题。自由电磁场的光子质量为零,拉氏量里面加入质量项会破坏方程的规范不变性。但是有时候方程规范不变性这个条件太强,只需要最后的物理结果是规范不变就行了,这样可以在某些情况下加上physical mass,并保证结果正确。但是即使自由spin=1的电磁场方程解出来的能量可以不为零。对于E=mc^2,也必须是正确的。

回答3:

比如人家当初算黑洞,向Schwarzschild 黑洞中加电荷,结果黑洞外有电磁场,此电磁场有非零的 Energy-momentum tensor 的T_0^0分量,根据爱因斯坦方程,Schwarzschild 黑洞外的度量改变了,成了 Reissner–Nordström 黑洞。电磁场的能量密度改变了度量,按“物质告诉时空如何弯曲”,称T_0^0为电磁场的质量密度也未尝不可。至于光子质量为什么是0,那就是场论的背景场方法啊。时空中已经有了一个经典的电磁场,加上一个量子化的电磁场,一展开,量子化的电磁场还是没有质量项,这个场就是光子。背景场的能量期望值为正和光子质量为0,一点也不矛盾。