光子的質量

戴榕菁

如我之前（e.g. “否定狹義相對論給年輕學子們帶來的好處。。。。”）已經指出過，推翻狹義相對論將為物理學打開一個全新的局麵。我們甚至可以預期很多人會因為糾正狹義相對論在過去一百多年裏造成的錯誤而獲得諾貝爾獎，不過這不是本文要討論的。本文的主題是光子是否具有質量。

根據現有的相對論及建立在相對論基礎上的量子物理，光子是沒有質量的，而這裏的主要原因是如果承認光子有質量m，那麽用下麵的公式（1）算光子的總能量時會因為v=c而出現無窮大：

E=mc²/sqrt(1-v²/c²)                        （1）

但是隨著我們推翻狹義相對論，我們不再承認（1）式，因此我們不再需要因為擔心出現無窮大的能量而否認光子的質量了。那麽我們是否可以如有些人（如【[1]】）那樣用原始的愛因斯坦質量能量關係E=mc²結合著普朗克-愛因斯坦光能公式E=hf，來得出計算光子質量的公式（2）呢？

m=hf/c²                                                               （2）

答案是否定的。這是因為如我之前指出的（e.g. 【[2]】, 【[3]】）,E=mc²代表的不是總能量而是勢能，但我們又知道E=hf代表的是光子的總能量，所以我們不能將E=mc²代入E=hf，因而（2）式是錯誤的。

因此，光子是否有質量的問題現在成為了電磁波是否具有勢能的問題！

隻要電磁波具有勢能，光子就具有質量，但如果電磁波不具有勢能，光子就沒有質量。

“電磁波是否具有勢能”聽起來似乎是一個很容易回答的問題，因為所謂電磁波就是電磁場的傳播，而電磁場是有勢能的，所以電磁波應該有勢能。但目前在網上這卻成了一個有爭議的話題，一部分人認為電磁波沒有勢能，另一部分人認為電磁波有勢能。

我個人傾向於認為電磁波有勢能，而且應該可以測出來，因而光子應該是有相應的質量的。但是因為我不具備任何測試條件，所以就暫且做壁上觀。隻不過可惜的是，這導致我目前無法確切地說光子是否有質量。隻有當我確定電磁波是否有勢能了之後才能對此下結論。。。。。。

 

Reference

 

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【[1]】 Corniere， H. (2022). “The Great Power of Prediction from a Massive Photon Hypothesis”. Journal of Advances in Physics Vol 20 (2022) ISSN: 2347-3487. Retrieved from: https://www.academia.edu/s/557240e651

【[2]】 戴榕菁 （2022）重新解釋E=mc2後的首戰---估算誇克速度

【[3]】 Dai, R. (2022) “The Real Meaning of E=mc²” Retrieved from: https://www.academia.edu/92650034/The_Real_Meaning_of_E_mc_2

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俺想信光子有質量。