網(wǎng)絡(luò)上?？吹街T如此類(lèi)的問(wèn)題，今天我們一起來(lái)討論一下。

光子無(wú)須“動(dòng)力”催動(dòng)，它一出生就是光速。

因?yàn)楣庾記](méi)有靜止質(zhì)量，也就是其靜止質(zhì)量必須嚴(yán)格為零?，F(xiàn)代很多最重要的物理理論都是建立在這樣一個(gè)假設(shè)上的，比如庫(kù)倫定律的平方反比定律、麥克斯韋方程組和電磁場(chǎng)的拉格朗日量等，如果光子靜止質(zhì)量不為零，這些理論都將被推倒，而以這些理論為基礎(chǔ)的幾乎所有現(xiàn)代物理學(xué)和量子力學(xué)理論就要重建。

愛(ài)因斯坦根據(jù)質(zhì)能方程E=MC^2和光量子能量公式，粗略推導(dǎo)出光子動(dòng)質(zhì)量上限，其表達(dá)式為：m=hv/c^2。式中，m代表光子動(dòng)質(zhì)量上限，h為普朗克常量，v代表任意電磁波頻率，c為光速。

根據(jù)這個(gè)公式，可計(jì)算出光子動(dòng)質(zhì)量上限約為5.74x10^-50kg。中國(guó)武漢華中科技大學(xué)教授羅俊領(lǐng)導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行了一個(gè)“用精密扭秤檢驗(yàn)光子靜止質(zhì)量的上限”的研究，得出新的光子質(zhì)量上限為10^-48kg的成果，這個(gè)成果得到世界科學(xué)界的承認(rèn)，在過(guò)去光量子質(zhì)量上限基礎(chǔ)上提升了2個(gè)數(shù)量級(jí)。

但這些這只是對(duì)光子動(dòng)質(zhì)量的研究，而靜質(zhì)量嚴(yán)格為零的假設(shè)迄今沒(méi)有人能夠證偽，因此光子靜質(zhì)量為零的假設(shè)依然是科學(xué)界奉行的禁區(qū)和杠杠。

光子的出生和死亡。

首先我們要記住，光子是電磁波傳遞的媒介，也可以說(shuō)電磁波就是光波。因此不要把光理解為單純我們?nèi)搜劭梢?jiàn)的光，可見(jiàn)光只是電磁波譜里面一個(gè)很窄的頻段，波長(zhǎng)約在380nm~760nm之間，頻率約在380~750THz范圍；而整個(gè)電磁波譜頻段還包括無(wú)線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線，這些都是光的形式，波長(zhǎng)涵蓋千米級(jí)到皮米級(jí)，頻率涵蓋幾個(gè)Hz到數(shù)萬(wàn)億億Hz，只不過(guò)是肉眼不可見(jiàn)的光而已。

光子的產(chǎn)生過(guò)程是微觀世界的運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)方式：一是正反粒子湮滅，會(huì)發(fā)出耀眼的光芒，這就是產(chǎn)生了光子；二是電子吸收能量后會(huì)發(fā)生躍遷，從低能態(tài)到激發(fā)態(tài)，為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)回到基態(tài)，就會(huì)發(fā)出一個(gè)光子。

不管是核聚變還是火光、燈光，所有的光子都是這樣發(fā)出來(lái)的，這些看得見(jiàn)看不見(jiàn)的光，組成了我們充滿宇宙的電磁波。那么這些光子會(huì)死亡嗎？如果說(shuō)它們消失了就是死亡，這種死亡每天都在發(fā)生，我們看到陽(yáng)光曬到大地上，就不見(jiàn)了，這就是死了。但它們沒(méi)有真正地死去，而是被吸收轉(zhuǎn)化了。

電子吸收光子發(fā)生能量躍遷，原來(lái)的光子就沒(méi)有了，但電子為了穩(wěn)定要回到基態(tài)，就會(huì)釋放一個(gè)光子，這樣新的光子又產(chǎn)生了；光子還會(huì)與物質(zhì)發(fā)生能量交換，變成分子的動(dòng)能，從而產(chǎn)生溫度，這可以理解為光子被物質(zhì)吃掉了，轉(zhuǎn)化出能量。

光子為什么一出生就具有光速？

這是光子的基本特性，它就是這個(gè)脾氣。任何有質(zhì)量的物體要運(yùn)動(dòng)都要消耗能量，速度越大所消耗的能量就需要越大，這些能量加在物質(zhì)上，物質(zhì)就獲得了更大的動(dòng)質(zhì)量。速度越快所需能量越大，動(dòng)質(zhì)量就會(huì)越大，因此凡有質(zhì)量的物體，運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)受到限制，無(wú)法達(dá)到光速，一個(gè)電子也不例外。

這是因?yàn)槲镔|(zhì)運(yùn)動(dòng)受到質(zhì)速關(guān)系的限制，質(zhì)速關(guān)系公式表達(dá)為：M=m/√[1-（v/c）^2]

其中M為物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，m為物質(zhì)的靜質(zhì)量，v為運(yùn)動(dòng)速度，c為光速。根據(jù)這個(gè)公式我們可以得出，當(dāng)有靜止力量的物體速度趨近光速時(shí)，其動(dòng)質(zhì)量會(huì)趨于無(wú)限大。何謂無(wú)限？就是整個(gè)宇宙質(zhì)能也不是無(wú)限的，一個(gè)電子達(dá)到比宇宙總質(zhì)能還要大的動(dòng)量，這就是一個(gè)悖論。

而光子由于沒(méi)有靜質(zhì)量的，因此其運(yùn)動(dòng)速度無(wú)需能量就能夠達(dá)到，不受能量大小左右。但能量大小可以讓光子以波長(zhǎng)和頻率的形式反映出來(lái)，能量越大，波長(zhǎng)越短，頻率越高。所以光子一出生，就是光速，無(wú)須“動(dòng)力”和所謂“瞬間加速”。

當(dāng)然光速常量每秒約30萬(wàn)千米，是指在真空中的速度，不同介質(zhì)中，光速是不一樣的，如光在冰中的速度為2.30×10^8m/s，水中的速度為2.25×10^8m/s，酒精中的速度為2.2×10^8m/s，玻璃中的速度為2.0×10^8m/s等。

光子運(yùn)動(dòng)速度也可以慢下來(lái)。

除了上述在不同介質(zhì)中，可以讓光速變慢，還有一種讓光子運(yùn)動(dòng)慢下來(lái)的方法，就是冷凍。一般的冷凍當(dāng)然不行，在宇宙空間只有不到3K，也就是-270℃以下，光速依舊保持其精確的常量，也就是299792458m/s。

但科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室制造了比這低很多的溫度，已經(jīng)無(wú)限接近絕對(duì)零度了。如科學(xué)家們?cè)趪?guó)際空間站制造出-273.149999999999℃的溫度，距離絕對(duì)零度-273.15℃只差0.000000000001℃，也就是億分之一K。

在這種特別低溫下，物質(zhì)呈現(xiàn)出一種特異狀態(tài)，也就是波色~愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)。這是愛(ài)因斯坦的預(yù)言之一，又被證實(shí)了。這種物質(zhì)形態(tài)被稱為除了氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、等離子態(tài)，物質(zhì)的第五態(tài)。這種狀態(tài)下物質(zhì)呈現(xiàn)出超流體和超導(dǎo)性質(zhì)，電阻神奇消失了，而光在這種環(huán)境中也似乎被凍得走不動(dòng)了。

1999年，丹麥物理學(xué)家萊娜領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，成功利用超流體將一束光的速度降低到17m/s，到了2001年，她已經(jīng)能夠?qū)⒁皇馔耆珒鼋Y(jié)。