光の質量について

質問

一般に静止質量m、運動量pの粒子について
E^2=m^2+p^2
が成り立ち、光についてはm=0なので
E^2=p^2
となる。

というのが私の理解でしたが、ネット上でたまに
光について
E^2=M^2=p^2
というように質量を使って解釈する方法が見受けられます。光速cを使って書くと
p=Mc
E=Mc^2
となっていて確かに初等的な運動量の定義と相対論的なエネルギーと質量の関係式っぽいものが出てきます。また、光を閉じ込めた物体はこのMの質量だけ増加したとみなすことができます。通常だと熱を持った粒子は質量が増加するというような解釈になり、その起源は熱振動からくる相対論的効果と考えられる思います。
この光の質量のようなものMは物理学的に定義されている(名前などが付けられてる)量なのでしょうか？(massiveな場合の相対論的質量に対応する？)
また、このような解釈は専門書などでは見たことがありませんが、物理学でこのような解釈をすることがあるのでしょうか？
さらにこの解釈をした時に不都合なことは起こらないのでしょうか？

回答No.36

noname#189502 · ベストアンサー

こういうの読んでください
http://homepage2.nifty.com/eman/relativity/illusion.html

お礼

回答ありがとうございます。

Mは光の相対論的質量であるが、現在の物理学ではそのように呼んだり質量と解釈するのは不適切ということですね。
相対論的質量はニュートンの運動方程式に現れる質量を特殊相対論的に拡張したものなので、慣性質量であるが、光についても慣性質量の意味で解釈するのは誤りということですね。
質量と呼ぶか否かの問いについては呼ぶ(呼んでいた)と主張している方が他にいるようですので、正しそうです。
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/mass-energy-matter-etc/more-on-mass/the-two-definitions-of-mass-and-why-i-use-only-one/

回答No.38

s_hyama

まあ、質問者が失礼だけど一般に質量うんぬんをy/nで答えてほしいというのも、解かる気がします。

質量という概念の内容や定義は、動力学、力学の歴史とともに推移してきている[1]。

物理学的には厳密には、動かし難さから定義される慣性質量（inertial mass）[2]と、万有引力による重さの度合いとして定義される重力質量（gravitational mass）[3]の二種類の定義があるが、現在の物理学では等価とされている。質量の発生原理は長年研究されているが未だに解明されていない。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B3%AA%E9%87%8F

エネルギーや運動量が本質でも速さに対しての質量という概念は有効なんですから

回答No.37

noname#189502

もともと、ニュートン力学で導入された質量が曖昧なものであるし、物理量の標準は量子標準がほとんど採用されているのに、今の質量標準はkg原器をもとにしているということもあります。

それだけ「質量」に対する定義が問題になっているということです。
ちなみに、E^2=m^2+p^2は質量のあるものを前提にした式です。

回答No.35

noname#189502

いくつか式があり、どの式のMか不明瞭であるので答えられない

補足

光のエネルギーE=pcに対し、E=Mc^2とおいたMのことです。

回答No.34

noname#189502

ああそうですか。

そうやって堂々巡りを繰り返せばいいんじゃないですか？
もうMがなんなのか答えてるのでこれ以上答えることはありませんね

補足

Mが何なのかという質問もしておりましたが、それ以前にMを物理学で質量と呼んでいるのかという質問にハッキリ答えてくださらないのでとりあえずその質問にしぼっています。

Mのことを物理学では質量と呼ぶのでしょうか？

回答No.32

noname#189502

何が言いたいかというと、形式論を本質論に持ち込まないでもらいたいということ

光が質量を持たないと言っているのに、形式的な質量を持ってきているものを見てその本質は何かと聞いている質問が論理破綻しているということを指摘しているのに、一向に理解してないじゃないですか

補足

本質とは何かと訊いた覚えはありません。
現在の物理学ではMを質量と呼んでいるのかどうかを質問したつもりです。

回答No.31

noname#189502

あ、もしかして有効質量とか相対論的質量ってなんだかわかってない？

それは「質量のあるものの質量を補正している」だけであって、「質量があるか？」という問いには答えられないからね。
数式をこねくり回してあたかも質量を出しているような書物があったりしますが、それは「等価質量」であって、エネルギーを質量換算しているだけであって、質量があるとは言っていない。

つまり、換算質量は本来の「質量」ではない。

回答No.30

noname#189502

No.28の補足に関して

No.25がその回答ですが？
論理学を無視して議論しても何も導けないですよ？
素粒子物理学まで深くやらないと質量の根本が定義できないんですから。

相対性理論や量子力学の範疇では「質量」がなんたるかなんか解釈なんてできない。
単なる仮定なんだから。

補足

知りたいのは物理学において光に対してE=Mc^2としてMを質量と呼んでいるのかということです。Mを質量と解釈しているのかということです。
何も導きたいわけではありませんし、知っていればy/nで答えられる簡単な質問だと思います。

回答No.29

noname#189502

ちなみに言うと、波動性と粒子性の両方を表すことのできる方程式を知らないで「相対論が・・・」なんて言っているようじゃ物理学の物の字すら知らないのと一緒

回答No.28

noname#189502

質問文以外の大量の補足を読み直す必要はない

論点がわからなくなっているため、早急に締め切って新しく質問をあげてください

そして、議論を目的にしていると判断できるため、質問の削除依頼を出します。

補足

補足でなくても答えていただきたい内容は初めに書いた内容です。
よろしくお願いします。

なお議論を目的とした書き込みはしていないつもりです。

回答No.27

noname#189502

へぇ
じゃあ光子が熱振動するんだｗ

勝手にやってればいいじゃんｗｗｗｗ