アインシュタイン「Ｅ＝ｍｃ二乗」と光子質量０の関係について

アインシュタインによれば「エネルギーは、質量×光速の二乗」ということで、質量が０であればエネルギーも０になると思いますが、質量０の光子がエネルギーを持っていることはどう説明されているのでしょうか。

No.3 ベストアンサー 回答者： goma_2000 回答日時： 2006/05/26 20:06

E=mc^2

静止状態の物質のエネルギーと質量の関係です。

速度vを持った場合には

E=mc^2/√(1-(v/c)^2)

です。

光の速度はcなので、上記の式のvにcを代入すると、質量が0でもエネルギー0にはなりません。

ということです。

相対性理論の枠を超えて議論することも可能ですが、枠内で議論すると上記のようになります。

No.6 回答者： shiara 回答日時： 2006/05/27 15:40

　光子の質量がゼロというのは便宜上の扱いです。

光子の質量がゼロというのは、光子のエネルギー運動量ベクトルの内積がゼロとなることを言っています。通常の物質は、エネルギー運動量ベクトルの内積が、(ｍ。c)^2になります。ｍ。は静止質量です。これを光子にも無理やり応用して、光子はｍ。をゼロとしています。しかし、光子には静止する、という状態がありませんので、光子の静止質量という物には意味がありません。つまり、光子の静止質量がゼロというのは、便宜上の扱い、すなわち、光子のエネルギー運動量ベクトルの内積がゼロであることを意味する、ということです。

No.5 回答者： mmky 回答日時： 2006/05/26 22:16

よくある質問ですね。

何が違うかといえば質量という概念の違いだけなんですね。
質量＝剛体とか塊という考えあるいは想像が間違いなんですね。
質量という概念は正確に言えば密度あるいはエネルギーの集中領域のことなんですね。明確な境界を持ち込んでも持ちこなくてもいいんです。だからエネルギーが集中している領域が明らかな境界を持てば質点とか質量体呼ばれますが、境界が明確でない、つまり分布領域も質量と呼べるものなんです。境界が明確に定義できないので便宜上質量＝０としていますがエネルギー密度時空間は存在するので質量（等価）・エネルギー変換式は常に成立するのです。

No.4 回答者： ojisan7 回答日時： 2006/05/26 20:12

電磁ポテンシャルＡμを量子化すると、質量なしのクラインゴルドンの方程式に類似の方程式が導かれます。

このことより、光子は質量は０ですが、運動量とエネルギーを持つことが導かれます。

下記URLに詳しく説明されていますので、参考にして下さい。

参考URL：http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~taka/lectures/ …

No.2 回答者： a-saitoh 回答日時： 2006/05/26 16:07

E=mc^2 というのはエネルギーと質量の等価性を言っているだけで、「素粒子の持つエネルギーは100％質量由来だ」とは言ってないと思いますよ。

No.1 回答者： R48 回答日時： 2006/05/26 15:54

こちらは参考になりませんか？

参考URL：http://www.eonet.ne.jp/~fujiken1/N163.htm