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為什麼光子沒有質量

光子沒有質量的原因可以從多個角度來理解,主要包括光子的特性、相對論原理、量子電動力學等。

光子是電磁輻射的基本粒子,屬於玻色子,具有整數自旋。根據量子電動力學和麥克斯韋電磁理論,光子沒有質量,這是保持電磁理論一致性的關鍵假設,如果光子有非零質量,麥克斯韋方程組將不再適用於描述電磁現象,光子的靜止質量嚴格為零,這與庫侖定律的嚴格距離平方反比關係相一致。

從相對論的角度來看,光子的靜止質量為零。根據愛因斯坦的質能關係,光子的能量與其質量之間的關係可以表示為E=mc²,其中E是能量,m是質量,c是光速。由於光子的能量與其頻率成正比,這意味著光子具有非常小的有效質量。

此外,光子作為傳遞電磁相互作用的規範玻色子,其質量的測量一直是物理學研究的一部分。目前,對光子質量的上限測量表明,光子的質量非常接近於零。

總的來說,光子沒有質量這一事實是基於大量的實驗觀測和理論推導得出的結論。這一結論對於理解電磁學、量子電動力學以及相對論等領域具有重要意義。