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在媒质中传播的光子还有质量吗?按照相对论的说法,光子的静止质量为零,但是当光子以光速运动时,按照爱因斯坦的运动物体的质量与速度的关系式,式子变成了0/0,于是光子就有了质量,其值可以用公式E=MC2 推算出来。 但是,当光子在媒质中传播时,例如在玻璃中传播时,光子的速度小于真空中的光速。按照质量与速度的关系式计算分母不为零,所以就应得出光子质量为零的结论。而如果按照公式 E=MC2 计算,由于光子仍然有能量,所以就应得出光子仍有质量的结论。 那么,究竟应该怎样计算呢? 对于媒质中的光子质量,最早的解释方法是:计算媒质中的光子质量时,C应该是媒质中的光速。 上述解释很快就站不住脚了。由于切伦科夫辐射的发现,导致了超过媒质中光速的带电粒子的发现。并且已经发现在媒质中接近真空中光速C的带电粒子。 于是,有人开始将媒质中的光速变慢解释为光子在媒质中与媒质的原子产生碰撞,走的不是直线而是折线,所以光速变慢。 折线解释有一个最大的难点是难以解释光的方向问题,因为大量的折射只会导致散射,无法解释媒质中光的传播方向。于是最新的解释变成:在媒质中传播的光子被媒质中的原子吸收,然后又在原方向上把光子释放出来,这个吸收与释放的过程需要时间,于是光速变慢。 吸收解释不能解释光的方向问题,而最大麻烦是与量子力学不相容。根据量子力学的说法,原子吸收与释放的能量是量子化的,不能随意吸收与释放,因此不能解释连续频谱光子的传播问题。 其实,我们也不妨为那些相对论的捍卫者提供一种解释:光子并没有被媒质的原子吸收,而是绕着原子转圈,这至少可以避开量子力学的麻烦。至于转多少圈,圈的直径多大岂不是随心所欲的事情吗?(直径大,圈数就少。直径小,圈数就多)至于光的方向问题可以解释为:前一个光子在转圈的时候,如果被后一个光子撞上,就停止转圈而飞走,而只有在原方向被撞到,才能够飞走,于是方向的问题也解决了。尽管有些牵强,毕竟可以抵挡一阵。至于为什么光子会绕着媒质的原子转圈,你们这些江湖物理学家当然不懂,看书去吧!(哪本书里有,天知道。) 这类问题都属于科普问题,像落地的苹果与斜塔的铁球一样简单,大师们是不屑于研究的,弄得不好,可能会暴露出更多的漏洞。前面所提到的若干种解释都是信徒们提供的,这种由信徒提供解释的方式有一个极大的好处:解释的好,那说明相对论的伟大,解释错了,那是信徒的水平不高,反正相对论都是正确的。 |