Kurze Antwort: Nein.

Erläuterung:

In vielen einführenden Lehrbüchern wird über "Ruhemasse" gesprochen " und " relativistische Masse " und sagen, dass die " Ruhemasse " die Masse ist, die im Restrahmen der Partikel gemessen wird.

Das ist Nicht falsch, Sie können unter diesem Gesichtspunkt Physik betreiben, aber so wird nicht mehr über Masse gesprochen und definiert.

In der modernen Sichtweise hat jedes Teilchen eine und nur eine Masse, die durch das Quadrat ihrer Energie definiert ist - Impuls vier Vektor (eine Lorentz-Invariante, die Sie in jedem Trägheitsrahmen berechnen können): $$ m ^ 2 \ equiv p ^ 2 = (E, \ vec {p}) ^ 2 = E ^ 2 - \ vec {p} ^ 2 $$

Für ein Photon ist dieser Wert Null. In jedem Bild , und das ermöglicht es den Menschen, vernünftigerweise zu sagen, dass das Photon keine Masse hat, ohne dass dafür ein Ruhebild definiert werden muss.

Your answers are right,a solitary photon has no rest frame, nonetheless I find quite interesting to note that a system of massless particles(such as photons) can have a nonzero mass provided that all the momenta are not oriented in the same axis and that for such systems zero momentum frames CAN actually be defined.

Es ist nicht möglich, einen Referenzrahmen zu finden, in dem sich ein Photon befindet. Ich werde auf zwei verschiedene Arten argumentieren:

1. Maxwell-Gleichungen und elektromagnetisches Argument:

Von Maxwell wird erwartet, dass sich elektromagnetische Störungen im Vakuum mit einer konstanten Geschwindigkeit c ~ 299792458 m / s ausbreiten, die die maximale Geschwindigkeit für die Ausbreitung elektromagnetischer Wechselwirkungen .

Wenn Sie einen Ruhezustand für ein Photon finden könnten (dh einen Rahmen der Ehrfurcht, in dem die Geschwindigkeit der Photonen Null ist), dann in diesem Bezugsrahmen Eine elektromagnetische Wechselwirkung wäre unmöglich (da Photonen die Träger der elektromagnetischen Wechselwirkung sind). Zum Beispiel wäre die Kraft zwischen zwei ruhenden Elektronen $ F = 0 $ für jeden Ort der Elektronen, da sich das Feld nicht zwischen ihnen ausbreiten könnte. Dies ist absurd und daher ist es nicht möglich, einen Referenzrahmen zu finden, in dem sich ein Photon in Ruhe befindet.

2. Korpuskuläre Natur von Photonen und Quantenmechanik:

Die Energie $ E $ eines Photons ist definiert als $ E = hf $, wobei $ h $ die Planksche Konstante ist und $ f $ für die Photonen steht Frequenz aber $ c = \ lambda f $ (wobei $ \ lambda $ die Wellenlänge ist). Dieses Produkt kann auf drei verschiedene Arten Null sein:

1. $ \ lambda = 0 $, $ f $ endlich. In diesem Fall hat das Photon eine Wellenlänge von Null und daher einen unendlichen Impuls und eine endliche Energie, was absurd ist.
2. $ f = 0 $, $ \ lambda $ endlich. In diesem Fall hat das Photon keine Energie, sondern einen endlichen Impuls ($ p = h / \ lambda $), was wiederum absurd ist.
3. $ \ lambda = 0 $ und $ f = 0 $. Das Photon hat eine Frequenz von Null (Energie von Null) und eine Wellenlänge von Null (unendlicher Impuls), was doppelt absurd ist.
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Daher verweigern sowohl der klassische Elektromagnetismus als auch die Quantentheorie des Lichts die Möglichkeit eines Bezugsrahmens, in dem ein Photon kann in Ruhe gefunden werden.

Nehmen Sie der Einfachheit halber $ (1 + 1) $ Dimensionen an.Sei $ M $ die $ 2 \ times 2 $ -Matrix, die zwei Frames betrifft.Dann (Setzen von $ c = 1 $) ist die Relativgeschwindigkeit der beiden Frames das Verhältnis $ v = M_ {12} / M_ {22} $ (oder ein analoges Verhältnis, abhängig von Ihrer bevorzugten Reihenfolge für Ihren Frame). P.>

Angenommen, $ v = 1 $.Dann ist $ M_ {12} = M_ {22} $.Aus dieser und der Lorentz-Orthogonalität erhält man leicht $ M_ {11} = M_ {21} $, woraus $ M $ singulär ist, Widerspruch.

Daher kann es keine zwei Frames mit der Relativgeschwindigkeit $ 1 $ geben.

Überhaupt nicht. Rest Frame ist ein Konzept, das in der Natur nicht existiert. Wenn es existieren würde, wäre die Natur nicht kausal. Ein Photon, das sich durch das Medium ausbreitet, bewegt sich nicht mit einer Geschwindigkeit, die kleiner als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist. Es interagiert einfach elektromagnetisch mit dem Medium und diese Interaktionen verlangsamen seine Ausbreitung durch das Medium