Каждый, – со школы, как хочется верить, – осведомлён, что фотоны не имеют массы покоя. Что позволяет им двигаться с максимальной скоростью – со скоростью света – в любой инерциальной системе отсчёта. Почему в любой, – это хороший, правильный вопрос. По определению. Постоянство скорости света – постулат, – произвольная исходная посылка, позволяющая описать видимую картину максимально экономично. Исходить из постоянства скорости света во всех системах отсчёта – очень удобно. Но и не более того.
Другое дело, отсутствие массы покоя. Откуда это известно?
Из наблюдений. Отсутствие у фотона массы покоя является видимым. Наблюдаемым данный факт делают отсутствие дисперсии и запаздывания, например, при регистрации сверхновых.
Допустим, что у фотона масса покоя – есть. В таком случае, фотоны разной энергии, – а регистрируется только полная энергия частицы при её поглощении датчиком, будут иметь разную скорость. При устремлении энергии в бесконечность, скорость эта будет приближаться к скорости света, – как в случае с нейтрино, – но чем ниже энергия, тем больше окажется «отставание». То есть, при вспышке звезды наблюдателя сначала достигнет рентгеновский, а только потом оптический и ещё позже радиоимпульсы. В реальности этого не наблюдается. Фотоны всех энергий прилетают одновременно.
Но отсутствие массы покоя можно заметить и при наблюдении обычных звёзд. Разница в скорости привела бы к дисперсии – рассеянию света гравитационными полями. Ведь, чем медленнее фотон, тем большее время он будет подвергаться гравитационному воздействию массивных объектов и тем сильнее отклонится. Как следствие, любая звезда наблюдалась бы, как источник множественный. Что иногда и происходит при гравитационном линзировании. С той, однако, разницей, о превращении одного квазара в четыре можно догадаться по идентичности спектра всех оптических клонов. В случае же гравитационной дисперсии, звезда расплывалась бы в поле с изменением цвета от голубого в центре к красному на периферии.
Бонусные статьи на Boosty и поддержка канала
...И это ответ на вопрос, заданный в чате. Традиционное же «есть мнение» в данном контексте коснётся «усталости света», которой любят объяснять красное смещение, и прочих смелых идей. Энергия фотона между источником и наблюдателем не теряется. Потому что, терять её, в том числе меняя «цвет», фотон может лишь поглощаясь и переизлучаясь. Но в последнем случае он превращается в фотон из другого источника.