在日常活命中拳交 telegram，咱们三年五载皆沐浴在光的海洋里，即就是见识受损的东谈主也能感受到阳光的和顺和映照。

但是，很少有东谈主会去深究光子的质料问题，似乎这仅仅物理学者的专科限制。

物理学中的一项纰谬旨趣是设立在一个基本假定之上，那就是“光子在静止现象下是无质料的”。

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高中物理教科书常常会向学子们传达一个不雅念：光子是一种无分量的粒子。实质上，在物理学限制，对于光子质料的商讨是基于“光子在罢手开通时无质料”这一前提。由于光子永边远于开通现象，其开通速率在真空环境下可达每秒299，792公里，即随意每秒30万公里。在开通中，光子具有质料、动量与能量。

那么，光子是否存在静止现象？证据现行表面，谜底应该是含糊的。一朝光子酿成，它便会以光速或接近光速的速率捏续出动，直至销亡。

既然光子一直处于开通现象，无法静止，为何咱们还要关心光子的静止质料？难谈光子的确有静止质料吗？若光子的静止质料不为0，这将意味着什么？物理学者们有必要为这个问题感到惊惶吗？这些问题恰是咱们接下来要探讨的焦点。

测量光子的质料

光子的质料引起咱们精湛，率先源于2003年中科院院士罗俊率领华中科技大学引力实验中心的研讨后果。他们通过动态扭秤调制实验，初度告捷地测量了光子的相对静止质料，将光子静止质料的上情势在1.2×10的负51次方克。在2006年，罗院士与涂良成团队行使升级版的动态扭秤调制实验安装再次进行测量，将光子静止质料的上限提高至1.5×10的负52次方克。这一后果被国外基本粒子物理数据组（PDG）罗致，成为电磁学与量子力学研讨的迫切依据。

如前文所述，光子是长期处于出动中的，咱们不能能从空中拿获一个光子放到天平上进行称重，现在也莫得任何天平有时测量如斯轻细的质料。科学家是怎么齐备这一豪举的呢？

罗俊团队联想了一个极其精密的动态扭秤，如下图所示：

为幸免打扰，这台斥地被置于大山深处的地下洞穴中，并实践了多重减震和电磁屏蔽措施；斥地里面被抽空至2×10的负5次方Pa的极高真空度以幸免空气粒子的打扰；所使用的扭丝为一根直径仅25微米、长90厘米的涂钍钨丝，国产自拍其动弹惯量纰谬适度在3ppm以内。在这么的斥地中，要是光子具有可测的静止质料，扭秤内的磁场将与天地矢量势发生相互作用，产生力矩使扭秤偏转，进而通过复杂的策画进程测得光子的静止质料。其责任旨趣如下图所示：

罗俊团队并非第一个尝试测量光子静止质料的科学家。在夙昔的一百年里，国外物理学界通过多样径直和迤逦的实验神志，试图探寻光子静止质料的下限，或是贴近“能量时候不细目旨趣”（海森堡测不准旨趣）所设定的约10负66次方克的最低可探伤极限。

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为什么要测量光子的质料？

19世纪最伟大的物理学建立之一莫过于麦克斯韦的电磁场表面，这一表面为当代电磁物理学奠定了坚实基础。在麦克斯韦方程组中，光在真空中的速率c是一个恒定常数，不论何种频率和波长的电磁波，其速率皆是不变的。通常，爱因斯坦在20世纪建议的狭义相对论中，也将光在真空中的速率c手脚常数。

这标明光子的静止质料必须严格为0。要是光子领有静止质料，哪怕是极小的质料，它在不同波长和频率下的速率也将不同，真空中光速c的常量也就不存在了。

但是，光子手脚基本粒子，物理学界依然阐述了它和其他基本粒子具有波粒二象性，手脚物资的粒子势必具有质料与能量这两个基本属性，不论其质料何等轻细。

为了探寻科学真谛，物理学家们必须通过科学时刻讲明光子是否有非零的静止质料。包括上文中所提到的实验，尽管它们在精准度上不停提高，但仍只可提供越来越接近0的上限值。到现在为止，莫得东谈主能给出一个下限数值，讲明光子的静止质料如实不为0。

要是光子的静止质料不为0，将激发一系列后果。

狭义相对论可能被推翻

爱因斯坦的狭义相对论不仅细目了真空中光速的惟一性，还章程了光子的静止质料必须为0。证据狭义相对论中的物体开通质料公式：

当物体的开通速率v等于光速c时，公式中的分母为0，这条目物体的静止质料m0必须为0，哪怕只比0稍大，其动质料m将变得无尽大。或者，光子的速率永远无法达到光速c，这又与真空中光速不变的原则违反。

值得精湛的是，爱因斯坦在广义相对论中允许光子具有相对静止质料。

麦克斯韦经典电磁表面需要修正

如前文所述，麦克斯韦电磁表面设立在光子静止质料严格为0的假定之上。要是光子的质料不为0，即便只比0略高，麦克斯韦方程的基础就不复存在，需要对其进行修正。

按照Proca方程组，重电磁场表面中的公式为：

惟有当光子相对静止质料为0，它才会漂泊成麦克斯韦方程组。因此，通过侦察多样电磁表象，测量光子的静止质料是否为0，不错迤逦考证麦克斯韦方程组的准确性，并判断真空中光速是否惟一。

其他紧要影响

要是光子的最小静止质料被证实，除了动摇狭义相对论、麦克斯韦电磁表面等物理学基础表面，它还将带来以下紧要影响：

梗阻电能源学的标准不变性，使电能源学的基人性质失去依据；

黑体辐照公式需要修改；

电荷不再守恒；

光子偏振态不再是2，还需增多一个上前线向的“纵光子”，尽管其能级极小，现在尚无法探伤；

光在真空中因速率不同会产生色散（事实上科学家已发现边远星球的色散表象，但不细目是否由光子质料引起）；

电磁力不再是长程力，广宽反比律将出现偏差；

广义相对论是正确的，但狭义相对论是否正确成为一个问题。

此外，举例磁单极子和带电黑洞的存在等，通盘与光子静止质料和光速恒定例则联系的表面、论断和推理皆需要再行商讨。

追思：

尽管光子是否具有相对静止质料、光速是否惟一，对咱们无为东谈主来说影响甚微，但它对物理科学的影响将是翻新性的。

现在的研讨收尾不停刷新着光子静止质料的最低上限，但这并不料味着光子领有非0质料已被证实。

科学家们仍在不懈追求光子静止质料的最小下限，他们的运筹帷幄并不是梗阻当代物理学体系，而是对光速不变性旨趣和经典电磁表面标准不变性的一次科学侦察。

不论“光子静止质料不为0”这一论断是否成立拳交 telegram，当代物理学表面皆将不停完善，科学探索也将不息前行。