Фотоны — это элементарные частицы, квант света, которые постоянно движутся со скоростью света, то есть приблизительно $3 \times 108$ метров в секунду. Согласно теории относительности Эйнштейна, масса объекта, движущегося со скоростью света, должна увеличиваться с увеличением скорости, стремясь к бесконечности. Однако в случае фотонов это утверждение неприменимо.
Почему же масса фотона не стремится к бесконечности? На самом деле, у фотонов отсутствует покоящаяся масса. Это значит, что фотон не имеет массы в состоянии покоя, потому что он никогда не останавливается и всегда движется с постоянной скоростью света.
Когда ученые говорят о массе фотона, они часто имеют в виду его энергию, которая непосредственно связана с частотой фотона через формулу $E = hf$, где $E$ — энергия, $h$ — постоянная Планка, а $f$ — частота. Таким образом, масса фотона не увеличивается при движении, так как она изначально нулевая. Его энергия определяется только его частотой и не зависит от скорости, поскольку скорость фотона всегда хоть и максимальна, но неизменна.
Теория относительности подкреплена двумя основными концепциями: масса и энергия эквивалентны (известное выражение $E = mc2$), и наблюдаемая масса объекта с его скоростью связана только в случае объектов, которые могут менять свою скорость, что не имеет смысла для фотонов.
Категория: Физика
Теги: квантовая механика, теория относительности, свет