В школе учили что фотон - безмассовая частица. Но фотон переносит энергию, а энергия по E=mc^2 эквивалентна массе. Противоречие?
Плюс фотон отклоняется гравитацией (линзирование света черными дырами). Если нет массы - как гравитация на него действует?
Объясните простыми словами для не физика.
Ключевое слово - масса покоя.
В физике различают два типа массы:
У фотона масса покоя = 0. Но релятивистская масса НЕ равна нулю, потому что фотон всегда движется со скоростью света и обладает энергией.
Формула E = mc² - это упрощенная версия. Полная формула:
E² = (pc)² + (m₀c²)²где p - импульс, m₀ - масса покоя, c - скорость света.
Для фотона m₀ = 0, поэтому E = pc. Энергия фотона определяется его импульсом (или частотой: E = hν).
Про гравитацию: общая теория относительности говорит, что гравитация искривляет пространство-время, а не притягивает массы. Фотон движется по геодезическим линиям в искривленном пространстве. Ему не нужна масса, чтобы реагировать на кривизну пространства.
Аналогия: шарик катится по искривленной поверхности не потому что его притягивает яма, а потому что сама поверхность искривлена.
Добавлю важный нюанс. Современная физика отказалась от понятия "релятивистская масса", потому что оно вносит путаницу.
Когда физики говорят "масса", они имеют в виду ТОЛЬКО массу покоя (инвариантную массу). Это величина, которая не зависит от системы отсчета.
Для фотона масса покоя = 0, точка. Энергия и импульс у фотона есть, но масса - нет. Это не противоречие, это просто разные физические величины.
Формула E = mc² работает только для частиц в состоянии покоя. Для движущихся частиц нужна полная формула, которую привели выше.
Про гравитацию проще всего понять на примере.
Представь что пространство - это натянутая ткань. Масса (планета, звезда) продавливает ткань, создавая "яму". Фотон летит по прямой, но если на его пути яма - траектория искривляется.
Фотону не нужна масса, чтобы катиться по искривленной поверхности. Он просто следует кратчайшему пути в искривленном пространстве.
А еще фотон имеет импульс p = E/c, и этот импульс может толкать объекты (эффект светового давления). Солнечный парус работает именно на этом принципе.
Так что фотон ведет себя как частица с массой во многих ситуациях, хотя формально масса покоя нулевая.
короче фотон это волна а не частица поэтому у него нет массы
корпускулярно волновой дуализм же
Спасибо! Теперь понятно. Получается масса покоя и релятивистская масса - это разные вещи, которые в школе свалили в одну кучу.