光有多重?

作者:蝌蚪君编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-06-04

这怎么测量?

光有多重?

如果光有多重这个问题有一个简单的答案,我们应该都知道这个答案才对。这应该是一个在小学就要求记住的确切而简洁的数字,就像我们必须记住哥伦布发现新大陆的年份是1492年,以及海水是蓝色的一样。

可是事实恰恰相反,我们只能得到一个复杂的、冗长的、含含糊糊的答案,它可能是这么表达的,“嗯,光应该是有些重量的,但是它的重量和一般的东西的重量不是一回事儿”。这个答案说起来可真是绕嘴又费劲儿。

让我们试试来理清这一团乱麻,先提出另外一个问题:光子有质量吗?

光子是衡量光的最小单位,它是没有质量的。那么,事情就非常简单了,对吗?光是由光子组成的,而光子是没有质量的,所以光也就没有质量,没有质量的东西当然也就没有重量可言。

但是先别这么快得出结论。要知道光子是有能量的,而爱因斯坦说,能量等于一个物体的质量,乘以光速的平方。那么,如果光子没有质量,它怎么会有能量呢?

实际上,爱因斯坦所证明的是,能量和质量可能是一回事儿——所有的能量都有某种形式的质量。光可能没有静质量(或者说固定的质量),而重量是描述一个物体的分量的,从这个角度说光没有质量,也没有重量的。但是因为爱因斯坦的相对论,(而且光的某些行为和有质量的物体很像,比如它会受到引力作用,)所以我们可以说,质量和能量是同时存在的。在这种情况下,我们把它叫做相对论质量——当一个物体处于运动状态时的质量,与静止状态是相对的。

所以我们的答案是一个是与非的混合体。光有没有质量,能不能在浴室的体重计上称出重量?肯定是不能的。但是,光可以成为一个引力场的源头,所以我们也可以说,有光的盒子比没有光的盒子更重一些——只要你能够理解我们这里所衡量的“重量”是能量的一种形式,而不是磅或千克。

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