1. Särskild relativitet:
* Energi-momentum Relation: Einsteins speciella relativitet etablerade den berömda ekvationen E² =(MC²) ² + (PC) ², där E är energi, M är massa, C är ljusets hastighet och P är fart.
* fotoner reser alltid med ljusets hastighet: Fotoner är masslösa partiklar, vilket innebär att de alltid reser med ljusets hastighet. Detta är en grundläggande egenskap hos fotoner, inte något härrörande från kvantmekanik.
* noll vilmassa: Om en foton hade vilmassa (m ≠ 0) skulle dess energi vara oändlig eftersom dess hastighet alltid är c. Eftersom vi observerar fotoner med ändlig energi måste de ha noll vilmassa.
2. Kvantfältteori:
* kvantfält: I kvantfältteori beskrivs fotoner som exciteringar av det elektromagnetiska fältet. Detta fält är kvantiserat, vilket innebär att dess energi bara kan komma i diskreta paket som kallas fotoner.
* masslösa excitationer: Det elektromagnetiska fältet, som beskrivs i kvantfältteori, är ett masslöst fält. Därför är dess excitationer (fotoner) också massa.
Sammanfattningsvis:
Nollstödmassan av fotoner är inte en följd av kvantmekanik ensam, utan en grundläggande egenskap som uppstår från kombinationen av speciell relativitet och kvantfältteori. Det är ett resultat av deras unika natur som masslösa partiklar som alltid reser med ljusets hastighet och är exciteringar av ett masslöst fält.
Viktig anmärkning: Medan en foton är noll, har den fortfarande energi och fart, som är relaterade till dess frekvens och våglängd. Detta beror på att fotoner inte är stationära partiklar; De rör sig alltid med ljusets hastighet.
