摘要：这一奇妙现象的根源，在于光子没有静止质量，其静止质量严格为零。现代众多至关重要的物理理论，诸如库伦定律的平方反比定律、麦克斯韦方程组以及电磁场的拉格朗日量等，均建立在这一假设的基石之上。一旦光子的静止质量不为零，这些理论大厦将瞬间崩塌，而几乎所有以这些理论为基
光子，堪称微观世界里的独特存在，它从诞生的那一刻起，便以光速前行，无需任何 “动力” 的推动。
这一奇妙现象的根源，在于光子没有静止质量，其静止质量严格为零。现代众多至关重要的物理理论，诸如库伦定律的平方反比定律、麦克斯韦方程组以及电磁场的拉格朗日量等，均建立在这一假设的基石之上。一旦光子的静止质量不为零，这些理论大厦将瞬间崩塌，而几乎所有以这些理论为基础构建起来的现代物理学和量子力学理论，也都将面临推倒重建的命运。
爱因斯坦凭借质能方程 E = MC² 以及光量子能量公式，大致推导出了光子动质量的上限，其表达式为：m = hv/c²。在这个公式中，m 代表光子动质量上限，h 是普朗克常量，v 表示任意电磁波频率，c 则为光速。
依据该公式进行计算，我们能够得出光子动质量上限约为 5.74×10⁻⁵⁰kg。中国武汉华中科技大学的罗俊教授带领科研团队，开展了一项名为 “用精密扭秤检验光子静止质量的上限” 的研究工作，并取得了新的成果，将光子质量上限确定为 10⁻⁴⁸kg。这一成果得到了世界科学界的广泛认可，相较于过去光量子质量上限，实现了 2 个数量级的提升。
不过，需要注意的是，这些研究仅仅针对光子的动质量。而光子静质量严格为零这一假设，至今尚未有人能够证伪，因此在科学界，这一假设依然是被坚定奉行的准则和不可逾越的界限。
光子的产生与消亡过程，发生在神秘的微观世界之中。我们首先要明确，光子是电磁波传递的媒介，从某种意义上说，电磁波就是光波。这里的 “光”，并非仅仅局限于我们人眼能够看见的可见光。可见光只是电磁波谱中极为狭窄的一个频段，其波长大约在 380nm 至 760nm 之间，频率约处于 380 至 750THz 范围。
而整个电磁波谱频段极为广泛，还涵盖了无线电波、红外线、紫外线、X 射线、γ 射线等，这些都是光的不同形式，其波长范围从千米级跨越至皮米级，频率范围涵盖从几个 Hz 到数万亿亿 Hz，只不过它们无法被我们的肉眼直接观测到。
光子的产生方式主要有两种。其一，正反粒子相互湮灭时，会释放出耀眼的光芒，这一过程中便产生了光子；其二，电子吸收能量后会发生跃迁，从低能态跃迁至激发态。
然而，为了达到稳定状态，电子又会回到基态，此时就会发射出一个光子。无论是核聚变产生的光，还是日常生活中的火光、灯光，所有的光子都是通过这两种方式产生的。这些或可见、或不可见的光，共同构成了弥漫于宇宙空间的电磁波。
那么，光子会 “死亡” 吗？如果将光子的消失视为其 “死亡”，那么这种 “死亡” 每天都在我们身边发生。例如，我们看到阳光照射在大地上，随后光线似乎消失了，这便是光子 “死亡” 的一种表现。但实际上，光子并非真正意义上的 “死去”，而是被吸收并转化了。
当电子吸收光子后发生能量跃迁，原本的光子便不复存在。不过，电子为了保持稳定，又会回到基态，进而释放出一个新的光子。此外，光子还会与物质发生能量交换，转化为分子的动能，从而产生温度，这种现象可以理解为光子被物质 “吞噬”，并转化为了能量。
光子从诞生之际就具备光速，这是其与生俱来的基本特性，仿佛它天生就有这样的 “脾气”。在宏观世界中，任何有质量的物体要实现运动，都必须消耗能量，并且速度越大，所需消耗的能量也就越大。这些能量施加于物质之上，物质便获得了更大的动质量。速度越快，所需能量越大，动质量也就越大。正因如此，凡是有质量的物体，其运动速度都会受到限制，无法达到光速，即便是质量极小的电子也不例外。
这一现象背后的原因，是物质运动受到质速关系的制约。质速关系公式为：M = m/√[1 -（v/c）²] 。在这个公式里，M 代表物质的运动质量，m 为物质的静质量，v 是运动速度，c 为光速。根据该公式我们可以得知，当有静止质量的物体速度趋近于光速时，其动质量会趋近于无穷大。
要知道，整个宇宙的质能总量并非无穷无尽，一个电子若要达到比宇宙总质能还要巨大的动量，这显然是一个悖论。
而光子由于不存在静质量，所以它的运动速度无需借助能量即可达到，并且不受能量大小的影响。不过，能量的大小会通过光子的波长和频率体现出来，能量越大，光子的波长越短，频率越高。也正是因为如此，光子一出生便以光速前行，既不需要 “动力” 的推动，也不存在所谓的 “瞬间加速” 过程。
当然，我们常说的光速常量，约为每秒 30 万千米，这是指光在真空中的速度。在不同的介质中，光速会有所不同。例如，光在冰中的速度为 2.30×10⁸m/s，在水中的速度为 2.25×10⁸m/s，在酒精中的速度为 2.2×10⁸m/s，在玻璃中的速度为 2.0×10⁸m/s 等等。
尽管光子在真空中以恒定的光速传播，但在某些特殊情况下，其运动速度是可以被降低的。除了在不同介质中光速会自然变慢之外，还有一种方法能够让光子的运动速度降下来，那就是通过冷冻。一般的冷冻手段显然无法实现这一目标，在广袤的宇宙空间中，温度低至不到 3K，也就是 - 270℃以下，即便在如此低温环境下，光速依旧精确地保持着其常量，数值为 299792458m/s。
然而，科学家们在实验室中创造出了比这低得多的温度，甚至已经无限接近绝对零度。例如，科学家们在国际空间站制造出了 - 273.149999999999℃的极端低温，距离绝对零度 - 273.15℃仅仅相差 0.000000000001℃，也就是亿分之一 K。
在这种极其低温的环境下，物质会呈现出一种特殊的状态，即波色 - 爱因斯坦凝聚态。这一状态是爱因斯坦的预言之一，如今已被科学实验所证实。波色 - 爱因斯坦凝聚态被视为物质除气态、液态、固态、等离子态之外的第五态。在这种状态下，物质展现出超流体和超导的神奇性质，电阻奇妙地消失了，而光在这样的环境中，也仿佛被 “冻住”，运动速度大幅降低。
1999 年，丹麦物理学家莱娜带领的团队成功利用超流体将一束光的速度降低到 17m/s。到了 2001 年，她更是实现了将一束光完全冻结。这一系列的科学实验，为我们深入了解光子的特性提供了全新的视角，也让我们看到了在极端条件下，自然界所展现出的奇妙现象。
来源：宇宙探索