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光子ってなんで質量ないくせにエネルギーあんの? @ [物理学板]


光子ってなんで質量ないくせにエネルギーあんの?
1: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/09/27 16:01:49
質量とエネルギーが本質的には同じだからこそ素粒子の質量をGeVとかって書くんだろ?
E=mc^2的に考えてもおかしい
光子 (Wikipedia) 光子 光子(こうし、英: Photon、フォトン)は素粒子の一つで、光を含む全ての電磁波の量子状態かつ電磁力のフォースキャリア(force carrier)である。 光子の不変質量がゼロであり、長距離で基本相互作用することが可能であるため、この力は微視的にも巨視的にも容易に観測することができる。その他全ての素粒子と同様に、現在のところ光子は量子力学で最も良く説明され、粒子と波動の二重性を示す。例えば、一つの光子はレンズで屈折し、また自身と干渉するが、位置が明確に測定できる等、粒子としての振舞いも見せる。
E=mc² (Wikipedia) E = mc2(イー・イコール・エム・シーじじょう、イー・イコール・エム・シー・スクエアド)は、アルベルト・アインシュタインが特殊相対性理論の帰結として発表した関係式。質量とエネルギーの等価性およびその定量的関係を表している。この等価性の帰結として、質量の消失はエネルギーの発生であり、エネルギーの発生は質量の消失を意味する。従ってエネルギーを転換すれば無から質量が生まれる(対生成)。
2: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/09/27 16:11:50
質量はエネルギーだがエネルギーは必ずしも質量ではない。
完全に相互変換可能なものではない。


E=mc^2は静止した粒子にのみ正しい表式であって、
常に光速で走り、したがって静止することのない
光子に対しては適用してはいけない式。
つまり光子に対してE=mc^2的に考えることは間違い。
56: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/12 03:44:51 ID:IVimrUxL
2chの物理板にははじめてきたら
>>2の時点で随分見事な意見が出てるじゃないか
いわゆる「静止質量」だけが「質量」と呼ぶべきものなんだよな
不変質量 (Wikipedia) 不変質量 (invariant mass) は、ローレンツ変換によって関連付けられた全ての基準系で不変になるような、系の固有の質量である。不変質量は、系が全体として静止しているときの、系の全エネルギーを光速の二乗で割った値と等しい。
静止質量 (rest mass)、固有質量 (proper mass)、内在質量 (intrinsic mass)、または単に質量 (mass) とも言う。
3: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/09/27 16:15:26
全てを統一的に考える人は物理向いてないよ
一生古典力学で止まってなさい
4: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/09/27 16:59:04
>>3
じゃあなんで大統一理論なんて作ろうとしてんの?
電気力と磁力も統一できるけど統一的に考えないほうがいいならなんで電磁力として統一してんの?
121: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:44:14
>>3 めちゃくちゃ遅レスだが,

全ての事を統一的に記述することを物理学者は目指しているのであり,
それに例外は存在しない。
例外を持ち出さなきゃ説明できないのであれば,その理論は不十分であり,
真の理解には到達していないことになる。

全く理解できてない俺が言うのもなんだけどね。
138: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/10/05 11:22:36 ID:ahMloz5e
>>3
全てを統一的に考えるために、標準理論がつくられさらに超統一理論が出来ないかと
物理学者は模索しているわけだが?w
6: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/09/27 18:33:59
光だって鏡の間に閉じ込めて定在波にすればエネルギー通りの質量だぞ
普通の物質だって陽子の中で閉じ込められてるクォークの静止質量はほんの一部で大部分はエネルギーの質量
11: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/05 17:12:21
E=mc^2
エネルギーは質量ではない
エネルギー(m)は質量の速度、つまり運動エネルギー
運動エネルギーは質量か速度のどちらが無くてもエネルギーは持ちえない

したがって質量だけではエネルギーはない
E=mc^2はそれを意味している
ただしE=mc^2は正確にはとんでも理論であることは間違いない

油は熱くもなければ走り出すこともないが油が無ければ自動車は走らない
油はエネルギー原であってもエネルギーそのものではない
12: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/07 14:55:03
>>11
何も分かってないなら止めとけ
13: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/08 18:02:02
光子に質量があれば相対論が成り立たない
光子に質量がなくても相対論が成り立たない
相対論を成り立たせるためには双子のパラドックス論が必要になる
双子のパラドックスとゆう逃げ道なければ相対論は説明がつかなくなる
双子のパラドックス (Wikipedia) 双子のパラドックス(ふたごのパラドックス)とは、特殊相対性理論(1905年)による運動系の時間の遅れに関して提案されたパラドックスである。初めは、相対性理論に内部矛盾があるかどうかについて、アインシュタイン本人が時計のパラドックスとして出した問題であるが、1911年にポール・ランジュバンが双子をモデルしたパラドックスに仕立てたため、双子のパラドックスとして有名になった。
14: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/09 04:30:07
光子の質量の有無と相対論の成否は関係ない
仮に質量があれば、ローレンツ変換に出てくる定数cが
光のスピードとは一致しなくなるだけのこと。
相対論はそのまま成立しうる。

双子のパラドックスはさらに輪をかけて関係ない
ローレンツ変換 (Wikipedia) ローレンツ変換(ローレンツへんかん、英: Lorentz transformation)は、2 つの慣性系の間の座標(時間座標と空間座標)を結びつける線形変換で、電磁気学と古典力学間の矛盾を回避するために、アイルランドのジョセフ・ラーモア(1897年)とオランダのヘンドリック・ローレンツ(1899年、1904年)により提案された。アルベルト・アインシュタインが特殊相対性理論(1905年)を構築したときには、慣性系間に許される変換公式として、理論の基礎を形成した。 幾何学的には、ミンコフスキー空間における 2 点間の世界間隔を不変に保つような、原点を中心にした回転変換を表す。
15: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/09 09:27:04
光子は因果律の範囲で質量がないだけで静止質量は存在する。
光子は静止しないわけだが、それは観測系の静止であって非観測での
位置関係を表す仮想解釈なら互いは観測されないし因果しないので
位置関係は静止状態にできる。

光子が光速なのは観測において光速なだけで観測しないという前提であれば
論理的な一定時間後の距離は光速を越えた移動距離に匹敵する。

例えばだ、恒星から正反対へ光が飛び出し1年後に到達予定している理論距離
は2つの位置関係を論理的に判断すれば2光年の距離になり1光年ではない。
16: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/09 18:38:01
観測者によって距離は変わる。相対論の基礎の基礎
19: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/12 06:22:47 ID:9hp/voeQ
エネルギー運動量テンソルでググレ
エネルギー・運動量テンソル (Wikipedia) エネルギー・運動量テンソル(エネルギーうんどうりょうテンソル、英語: energy-momentum tensor, stress-energy tensor, stress-energy-momentum tensor)とは、質量密度、エネルギー密度、エネルギー流、運動量密度、応力を相対性理論に基づいた形式で記述した物理量である。 一般相対性理論において、アインシュタイン方程式の物質分布を示す項として登場し、重力を生じさせる源(source term)としての意味を持つ。
24: ひゃま 2012/10/14 04:34:01 ID:oVurwUSo
c=光子じゃないからエネルギーもあるし質量もあるよ
25: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/14 09:02:42
cのことを光速って呼ぶの改めて欲しい
思いつかないけど
26: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/14 12:35:16
cを光速と言う奴なんて居るか?
「シー」としか言わんだろ
管理人より:E…エネルギー、m…質量、c…光速度と、wikipediaには書いてあります。
27: >>17 2012/10/14 13:35:26 ID:Qd50IeLS
よくわかってないんだけど遠くから光を観察すれば
光速は縮みますよね
この時、光は質量を持つと言うことでしょうか
30: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/14 15:29:00
>>27
観測しなければいい。観測者にとっての意味でしかない
もしかして観測できたらそれが世界の本質だと信じているの?

観測とは常に関係を持つってことで主観的な関係にすぎない。
31: ひゃま 2012/10/14 15:33:13 ID:oVurwUSo
>>27
どこで観測しても光は質量は無いよ、でも光子には質量はあるよ
41: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/14 21:55:44
2chでオレ理論を振りまわすとは無謀な奴だ
44: ひゃま 2012/10/16 12:16:10 ID:T1gcSNTp
光子の質量の有無と静止質量は関係ない
エネルギーEと質量Mとcの関係を分かってないだろ
45: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/16 12:24:41
光子の静止質量=0 を分かってない人間が「分かってないだろ」と言うのは笑える
46: ひゃま 2012/10/16 12:58:16 ID:T1gcSNTp
区別すべきは、質量mと運動量pの違いではなく、
運動量pと光の速さcが違うのを認識できるかどうかです。

それができれば、時空変換や時空を歪ます必要もないし、
光子に質量がないなどと言わないでしょう。
47: ひゃま 2012/10/16 13:17:59 ID:T1gcSNTp
洗脳されてるだけで解ってもないのに、静止質量=0だって自身を持ってるのが笑えるw
51: ご冗談でしょう?名無しさん 2012/10/16 14:42:36
質量のある物質が光子に変態した時光となる
全光子質量+残物質質量=元の質量(等価原理)
光子には質量があり静止した光子はない、静止中は光子ではなく物質
管理人より:しっかしどうでもいいですが「物質が光子に変態」とはどういうことか。
物理学業界ではそんなふうに「変態」という言葉を使うんでしょうか?
本来「変態」とは、例えばイモムシがさなぎを経て蝶々に「変態する」というふうに使う、生物学のテクニカルタームです。
52: ひゃま 2012/10/16 15:17:12 ID:T1gcSNTp
そうだね、粒子の分け方はそれでもいいが
エネルギー、運動量は質量と速度が変化してるものだよ
57: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/12 04:42:36
光子で他粒子の場を励起させて粒子生成を行い、その生成された粒子の
エネルギーEが生成された粒子の質量をmとしたときに、E=mc^2が成立する。
でいいでしょうか?(光子は質量を持たない。pを持つ場合:E=c√p^2+m^2c^2)
59: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/12 11:24:07
>>57
いいわけないだろ(自分で書いてるくせに)
60: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/19 15:36:47
>>1-
えーと、いまさらなんだけど、相対論でのエネルギーと質量・運動量の関係式は、

E^2=(mc^2)^2+(pc)^2

なんだが…?

みんなわかっててやってるのかな?だとしたらヤボだったかも。
127: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 18:24:27 ID:AByb/nYr
>>1
>>60が書いてるとおり、

E^2=(mc^2)^2+(pc)^2

これが元の式。ここでpは運動量。だから静止している物体の場合はpが0になって、

E^2=(mc^2)^2+(0*c)^2

E^2=(mc^2)^2

よって

E = mc^2

逆に光子は質量mが0だから、


E^2 = (pc)^2

よって

E = pc

つまり質量0でもちゃんとエネルギーはあるというわけ。
128: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 21:06:19
>>127
p=mvだろ
129: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 23:00:19
>>128
それは非相対論極限における近似式でしかない
131: 2013/10/02 00:43:56
>>127
あれ,でもE^2=(mc^2)^2+(pc)^2
ってそもそも質点の運動から導出されたんじゃないでしたっけ?
133: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/10/02 04:41:48
>>131
そうだよ
それをm=0にまで拡張したらE=pcになって、
ちゃんと実験的にもそうなってるってことがわかったわけだ
163: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/10/11 10:33:15
>>161
>>127参照ね。

正確には話が逆で、E^2=(mc^2)^2+(pc)^2で、m=0のとき、電磁波のエネルギー-運動量関係式E=pc(マックスウェル方程式から出てくる)
と一致するので、光子の質量は 0でなくてはならない。
164: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/10/11 12:06:12
>>163
>電磁波のエネルギー-運動量関係式E=pc(マックスウェル方程式から出てくる)

これも、宇宙が本当によく出来ていると思う事例の一つだね。

普通の物質は、その運動エネルギーは速さで変化する。
波のエネルギーは振幅で変化する。
でも、光(電磁波)は、速さも振幅も一定。
その代わり、エネルギーの変化に従って振動数が変化する。
だから光に向かって行くと、早くなる代わりに青くなり、光から遠ざかると、遅くなる代わりに赤くなる。
こうして光速一定を保ちつつ、エネルギーの収支を合わせている。
63: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/20 13:04:47
光子って聞くとついつい粒子を想像してしまうが、
そういや光って止まれないんだったね。
64: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/03/21 01:50:18
極低温の凝縮流体で光を止めるのに成功してたぞ
(真空中の光の意味で言ったんだろうが、ついツッコミ)
28: ひゃま 2012/10/14 15:19:47 ID:oVurwUSo
はじめてのcだよw
42: ひゃま 2012/10/14 22:29:28 ID:+DNM8wZI
じゃあヒッグスドロップでも飲んどき
ヒッグス粒子 (Wikipedia) ヒッグス粒子 ヒッグス粒子(ヒッグスりゅうし、英: Higgs boson)とは、1964年にピーター・ヒッグスが提唱した、ヒッグス機構において現れるとされる素粒子である。
素粒子が質量を持つ仕組みを説明する機構のひとつであるヒッグス機構においては、ヒッグス場と呼ばれるスカラー場が導入され、自発的対称性の破れにともなって特徴的なスカラー粒子が出現するとされている[1]。このスカラー粒子が、ヒッグス粒子である。 ヒッグス機構を含む理論模型が現実の物理に適用できるかどうかを判定する上で、その模型に対応するヒッグス粒子の存在が実験的に確かめられるかどうかが鍵となる。
管理人より:最近ヒッグス粒子が発見されたとかニュースあったけど、その後どうなったのかな?
ヴィックスドロップ (Wikipedia) ヴィックスドロップ ィックスドロップ(英: Vicks Drop)は、のどの炎症を緩和するドロップタイプののど薬である。日本の薬事法では指定医薬部外品に分類されている。
ヴィックスドロップの現在の発売元は日本では大正製薬、それ以外の地域ではP&Gである。
一般的には、のどのイガイガ感を具現化した「エヘン虫」が登場するテレビCMで知られている。エヘン虫はP&Gに発売元が変更した直後に一時消えていたが、1990年代半ば頃に復活している。

ふむふむなるほど、光子がアレでこうして、ホニャララだから、オッケーなわけですね!
…すいません、あんまりよく理解できませんでした。('A)
トップ絵は「スター・トレック」の「光子魚雷(Photon torpedo)」です。


元スレ:http://uni.2ch.net/test/read.cgi/sci/1348729309/

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    • ※1 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.2.17 19:07
    E^2=(mc^2)^2+(pc)^2 なので
    E=sqrt( (mc^2)^2+(pc)^2 )
    =mc^2 sqrt( 1+(p/mc)^2 )
    ~mc^2 + p^2/2m
    ここでp=mvとおくと
    E~mc^2 + 1/2mv^2 となって、
    質量mを持ち、速度vの粒子のエネルギーは
    静止エネルギー+運動エネルギーになる。
    • ※2 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.9.22 12:01
    素人の俺が言うのもなんだが
    11曰く「油は熱くもなければ走り出すこともないが」
    熱エネルギー=原子(分子?)の振動=運動エネルギー
    • ※3 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.7.12 1:43
    大学受験の参考書見れば全部書いてあるぜ!ヒーハー!
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