質量とは？

質問

光子の質量は0とされています。
しかし、光子が無数に入った光子箱から、光子が一粒出ていくと、箱の質量は、その一粒の光子のエネルギー分の質量が減ります。
ならば、光子には質量が存在すると言ってもかまわないのではないですか。

光子に質量があるとすると、説明できることはあります(上記のこと)。

逆に光子に質量があるとすると、説明できないことはなんですか。

というか、｢質量｣の定義は、どういったものでしょうか。

物体の質量のほとんどは、素粒子の質量の合計ではなくて、核子の結合エネルギーが質量となって計測されるものです。

質量とは、そのモノの動かしにくさ、でしょうか。

素粒子の質量は、ヒッグス機構で、動きにくくなって現れます。

そのヒッグス機構というのは、結合エネルギーにも働くのでしょうか。

というか、質量って、何ですか？

回答No.3

Tacochin

>>光子が無数に入った光子箱から、光子が一粒出ていくと、箱の質量は、
>>その一粒の光子のエネルギー分の質量が減ります。
>>ならば、光子には質量が存在すると言ってもかまわないのではないですか。

可手違い？かも知れませんがお答えします。
光子に質量がない理由は以下です。

①エネルギー粒子だからです。

E=MC²だからと言って、必ずしも（宇宙の始まりではない、今存在している光子が）物質化（質量化）できなければならないというわけではありません。

1点（特異点）または虚数時間領域から実数時間へ変換して（特異点がないとした場合）宇宙が始まったといわれています（ビッグバン）。

エネルギーが一点または虚数領域へ凝縮されていたのが、爆発・開放されて、宇宙が膨張し始めたという感じになります。なので、宇宙の始まりには質量がなく、エネルギーの固まりだったというわけです。

宇宙創成期の真空相転移によって４つの力（重力・電磁力・強い相互作用・弱い相互作用）に分化されました。ヒッグス機構によって光子のような質量0の粒子と質量を持つ粒子に分化していきました（電子などのレプトンが誕生）。さらに物質粒子を構成しているクォークが誕生し、それぞれがグルーオンという強い相互作用を媒介するエネルギー素粒子によって結合され、物質が誕生したという流れです。

光は電磁エネルギーの一種です（可視光線は全電磁波の一部の波長）。

②光速で動くから・
　光速不変という時空の絶対基準だから：

　F=ma（力＝質量×加速度）で、光速未満の質量のある物質は加速させるための力が、光速に近づくにつれ無限大の力が必要になる。逆説的に光子は質量がないから光速で動く。光速不変で加速や減速すらしないからとも言えます。

※時空の絶対基準：
光速不変の下で、時間と空間の割合が変化する（時間が遅延した分、運動方向に縮む）。

③ヒッグス機構で振り分けられたから：
ヒッグス粒子に衝突しないのが質量ゼロの素粒子となり、衝突する素粒子が質量を持った。①にも記載している話です。

>>ヒッグス機構というのは、結合エネルギーにも働くのでしょうか。

質量が生まれた起源のような仕組みです。クォークの結合エネルギー（グルーオンによる強い相互作用）とは別物です。

>>質量って、何ですか？

・電子など、ごく軽い単体素粒子：
→ヒッグス機構（ヒッグス粒子への衝突）
　によって生み出された物理量

・クォークで構成された粒子
（陽子・中性子・中間子など）：
→各クォークの運動エネルギー

あと、他の方の回答と関連しますが、「質量」とは「動き難さ・停止し難さ = 加速（減速）し難さ」です。「質量」には厳密にいうと「慣性質量」と「重力質量」があります。今回の場合は「慣性質量」が該当します。物体は力を加えない限り同じ速度で動き続けますが、これを「慣性」と呼びます。速度変化しにくい性質として「慣性質量」という物理量が存在します。

「重力質量」は単に「重量」とも言います。重力（万有引力）によって変化します。地球上と月面で体重が変わるのは、重力質量が変化するからです。「慣性質量」は、重力に影響を受けません。

別スレッドでも似たような回答をしております。
「電子に質量あり、光子に質量なしの理由」

https://okwave.jp/qa/q10277653/a28469651.html

https://okwave.jp/qa/q10277653/a28470311.html

https://okwave.jp/qa/q10277653/a28470928.html

回答No.2

SI299792

質量があれば、重力が発生します。つまり物を引っ張ります。
地球は私を引っ張っているし、私も地球を引っ張っています。お互いに引き合って初めて重力があるといえます。

光は何も引っ張りません。だから質量 0です。

回答No.1

jg5dzx

質問の前提文を確認します。

「光子が一粒出ていくと、箱の質量は、その一粒の光子のエネルギー分の質量が減ります。」

素晴らしい！
この証明が出来るのならば、ノーベル賞級の発見だと思います！
このことが分かっていれば、アインシュタインも光量子理論をもっと簡単に説明できたでしょうし、宇宙項ラムダとか考えずに、「神はサイコロを振るのだ」と思ったでしょう。

相対性理論によれば、質量の有る物質は光速を超えて移動することは出来ません。
質量が０であればこそ、文字通り光子は光速で移動することが可能になります。
「質量とは、そのモノの動かしにくさ、でしょうか。」
その通りです。
質量の有る物質が光速で空間内を移動するためには、無限大のエネルギーが必要と言うのが、現代物理学の理論的限界です。
光の速度で移動する光子には、質量が無いと思い込むしかないのです。