请不要使用“相对论质量”或“动质量”
来自: 端阳(Своих не бросаем)
写这个水贴的动机是看到友邻推的一个贴,关于狭义相对论中光子的质量。我们从几个陈述开始,如果看客认为如下的四个陈述是正确的,希望你能继续读完: 陈述一:质量与速度有关。 陈述二:光子从遥远的星系传来,在经过太阳的时候,由于其自身具有动质量而被太阳产生的引力偏转。 陈述三:质量等于总能量(不是静止能量)除以光速的平方。 陈述四:质量是相对的量,即参考系不同质量可以不同。 这四个陈述是都是错误的,或者说会导致歧义。我们知道质量是洛伦兹标量(说张量的时候最好也把群带上,即变换法则,除非以前做过约定,这里的群是洛伦兹群,所以是洛伦兹标量),也就是说,无论给它一个“进动”,还是一个“旋转”,它都不变,原来没有质量的,经过变换后还是没有质量,原来质量为某个特定值的,现在还是这个特定的值,也就说对于任何参考系,质量都不变。可是如果引进一个物理量——动质量 $M$,并且使它等于 $M^2=E^2/c^4=m^2 +p^2 /c^2$,那么本来没有质量的光子,其质量可以不为零了,本来有质量的粒子,变换一个参考系之后,其质量改变了!这是什么质量啊?!只是一个数学符号,没有任何物理意义,而且会导致歧义! 同样不建议使用的式子还包括 \[M=\frac{m}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\] \[E=Mc^2\] 但是如下的式子不会导致歧义 \[E_0=m c^2\] \[E=\frac{mc^2}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\] \[E^2-p^2 c^2=m^2 c^4\] \[\vec p=\vec v \frac{E}{c^2}\] 其中 $E_0$ 是静能量,即动量等于零时的能量。 PS:光子不跟众人可妻的higgs子行苟且之事(标准模型纲领下),是注定不会获得质量的。人们使用的相对论质量,只不过是一个历史遗留问题,虽然它曾启发爱因斯坦发明广义相对论,但是它终究不是什么善类。 什么“不能给一个粒子加速到光速,因为它的质量会随速度增大”,什么“运动中的光子有质量,所以会被太阳吸引”……这样的陈述只会让人误入歧途。 PPS:不能把一个有质量的粒子加速到光速,是因为 $pc$ 永远要比 $E$ 小;光子之所以在经过太阳时偏转,是因为太阳使其周围的时空弯曲。质量是绝对的,粒子物理中测量的粒子的质量不是相对于哪个参考系的特殊量,它们对于任何参考系都是不变的,是绝对量。 请拒绝使用“相对论质量”或“动质量”"!(这是劝戒烟戒酒的广告,可以无视。以前劝我一个老师不要吸烟,他说:“比我小的,不吸烟的都挂了,我还活着呢。”)
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