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.26

s_hyama

あのさ、一般的なことはこれ以上いえないっていったはず

知りたいのは光だけなぜ特別かなのでは？
ひゃまもあなたが一般的なことしか興味にないのを興味ないからｗ

補足

一般的なことを言う必要ないです。
あなたが教えてくださった内容があなたの持論なのか否かを確認したいだけなので。

No.23の補足に答えていただくだけで結構です。

回答No.25

noname#189502

E=Mc^2というのは「質量とエネルギーの等価性」を示しているだけで、そのものに質量があるかどうかとは別問題なんだよね～。

相対性理論の仮定は、「質量は存在するものと仮定する」から始まっているから。

だから、E=Mc^2で出てくるのはあらかじめ仮定された質量はいくらか？ってことしか言えない。
だから、ヒッグス粒子のように質量を与えるものはなんなのか？っていう問題が必要になる。

結論：光子に質量はない

補足

そんなことは訊いてません。
もう一度補足を読み直して「質問」に答えていただけないでしょうか。

回答No.24

noname#189502

いや、言ったとおりだよ。

等価質量は計算できても、それが質量だということは「実験」によって否定されている。

回答No.23

s_hyama

ひゃまの飛んでもない光論では、

慣性の法則がなぜおきるかの、光速度はなぜ不変に観測されるのか
という今までの原理を「光の慣性の時空」という一つに纏めると
M=E/C^2という、光のエネルギーに質量はありますという主張になります。

不都合（現象と違う）なことがあれば、こっちが教えてほしいくらいです。

以上

補足

失礼ですが、あなたの持論には興味ないです。あなたの持論が間違っているというつもりもありませんし、私の質問とは関係ありません。
私が質問してるのは標準的な物理学の話です。あなたの回答からどの部分が標準的な物理学の話なのか読み取れなかったので質問させて下さい。

1."光のエネルギーに質量がある"と主張するのはあなたの持論ですか？一般論ですか？

2.光についてE=Mc^2としてMを質量とするのは「解釈ではない」と仰いましたが、それに対する私の質問「解釈ではないのはあなたの持論の中だけですか？」に対するあなたの回答「現象から判断します」とはどういう意味ですか？

回答No.22

s_hyama

一般論は申し上げたとおりです。これ以上いうことはありません。

持論でいくと、光の速さ(C)ですべてエネルギーは変化しているを仮定すると
不変質量M＝E/C^2です。

現象からしてそれに不都合なことはありません。

補足

私の読解力不足で何が一般論で何が持論なのか読み取れていないのでもう一度教えていただけないでしょうか。

1."光のエネルギーに質量がある"と主張しているのはあなたの持論ですか？一般論ですか？

2.光についてE=Mc^2としてMを質量とするのは「解釈ではない」と仰いましたが、それに対する私の質問「解釈ではないのはあなたの持論の中だけですか？」に対するあなたの回答「現象から判断します」とはどういう意味ですか？

回答No.21

s_hyama

1.光についてE=Mc^2としてMを"質量"と呼んでいるのはあなたが勝手にそう呼んでいるだけですか？

だから光速度というのは、空間の持ってる性質みないなものだ
これは、ひゃま以外でもそう考えてるでしょ
表面的な聞きかじりで物理を見たらだめだよ

だから光には質量はないよ、光のエネルギーには質量はあるよ
マクスウェルは光は電磁波だといってないでしょ
光の波動性の時代に光の波は電磁波だといっっただけで、物理学では光の定義はないよ

2.「解釈ではない」というのはあなたの持論の中だけの話ですか？

現象から判断します。

3.>光子の質量については述べてるね
その質量とは静止質量(=不変質量)のことですか？それとも光についてE=Mc^2としたときのMのことですか？

人の解釈についてはこれ以上いえないから、他の人に聞いて

補足

1."光のエネルギーに質量がある"と主張するのはあなたの持論ですか？一般論ですか？

2.>現象から判断します
とはどういう意味ですか？

回答No.20

s_hyama

別に誤魔化してないよ、失礼だなｗ

自分の考えと、一般的な考えが違うので、一般的な考えを説得する立場に無いっていうのくらいわかるでしょ

1.あなたは光についてE=Mc^2と書いてMを"質量"と呼んでいますね？(y/n)

そうだよ、決定論で固有時には限界があるので量子を複合的な視点で見ていこうという動きはあるよ

2.あなたはエネルギーが存在することと質量が存在することは同じことだと解釈していますね？(y/n)

解釈ではない、解釈というのは何か他の理論の解釈とかでは？

3.その解釈はあなた独自のものですか？(y/n)

解釈ではない他にいるかもしれないけど、総合的には持論だと

4.吉田氏は光についてE=Mc^2のMの意味での"質量"について何も言及していませんね？(y/n)

光子の質量については述べてるね

質問する立場で、全部y/nで答えろっていうのは失礼だと思うよ

補足

失礼しました。

1.光についてE=Mc^2としてMを"質量"と呼んでいるのはあなたが勝手にそう呼んでいるだけですか？

2.「解釈ではない」というのはあなたの持論の中だけの話ですか？

3.>光子の質量については述べてるね

その質量とは静止質量(=不変質量)のことですか？それとも光についてE=Mc^2としたときのMのことですか？

回答No.19

noname#189502

自然単位系の意味わかって書いてますか？

自然単位系はhだのcだので煩雑になってくるので、全てエネルギーの次元に落とし込むために導入されたものです。
数式で等価質量が計算できるだけであって、光子には質量はないというのが「別のアプローチ」によってわかっている。

自然があってそれを数式にしているだけであって、数式に騙されるようじゃダメですね。

元々は質量ゼロの粒子が質量獲得にヒッグス場(粒子)を必要としていることは最近ニュースで真新しいでしょう。
http://www-het.phys.sci.osaka-u.ac.jp/~higashij/kiji/mass.pdf

補足

No.17の補足の質問に答えてください。お願いします。

回答No.18

s_hyama

＞単位系の取り方なんてどうでもいいですよね。では自然単位系はやめましょう。そして質問に答えてください。

どうでもはよくないでしょ、自然単位系を使うということはそれを定数と認めて物理を考えるということです。

プランク単位系を使用すると上記の変換定数が不要になるため、下記のように多くの物理学の方程式が単純化されるという利点がある。 そのため、特に量子重力の研究でよく使われる。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%AF%E5%8D%98%E4%BD%8D%E7%B3%BB

結構説明してきましたが、あなたに何かが足りないか何かがずれているのでしょうが、そういうのって人それぞれなので、ひゃまにはわかりませんでした。

他の人の回答で納得できたらいいですね。

補足

自然単位系をとったからといって自然法則は変わりません。そもそも、どうでもいいかどうかがどうでもいいです。単位系の事についてはコメントは結構ですので、そんなことで誤魔化さずに先の補足の質問に答えてください。

回答No.17

s_hyama

＞>C=1の自然単位系の真空中の光速度は一定であるの話ですよね？

＞ 全く違います。Mを質量と解釈するかどうかという話です。あなたが勝手にE=Mを質量と解釈しているのか否かを答えてください。

全く違うんだ？じゃあわからないなあ、このプランク単位系の話かと思ったよ

Ｅ＝Ｍ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E7%94%B1%E7%A9%BA%E9%96%93

補足

単位系の取り方なんてどうでもいいですよね。では自然単位系はやめましょう。そして質問に答えてください。

1.あなたは光についてE=Mc^2と書いてMを"質量"と呼んでいますね？(y/n)
2.あなたはエネルギーが存在することと質量が存在することは同じことだと解釈していますね？(y/n)
3.その解釈はあなた独自のものですか？(y/n)
4.吉田氏は光についてE=Mc^2のMの意味での"質量"について何も言及していませんね？(y/n)