戴榕菁

在狹義相對論造成的邏輯混亂中本文所討論的可能是最無關緊要的的一個，因此在正式文章中我一般都不會去談論它，因為它導致的隻是解釋問題的混亂好像還沒有直接的計算上的後果。盡管如此，對於那些仍然抱著狹義相對論不放的人來說，這也可以起到一個警示的作用。

其實我之前在博客討論中談到過這個問題，現在之所以又想起這個問題是因為前兩天在一篇2020年的文章上看到仍將質量按狹義相對論分為靜質量和動質量，這是我上中學時的教科書上講述狹義相對論時的分法。按照這個分法，我們有如下的公式：

M = γm                                                                              （1a）

其中γ = 1/√(1-v²/c²)                                              （1b）

M被稱為動質量而m被稱為靜質量。而這種分法的最初的根源是因為在運動的坐標係中著名的愛因斯坦質量能量關係可寫為：

E = γmc²                                                               （2）   

於是人們就將（2）式中的γm合並為（1a）中的M。

但是，（1）式會產生這樣一個問題：那就是在當一個質量極小的微觀粒子的速度接近光速時它的質量會趨於無限大。而極小的體積擁有極大的質量卻正是廣義相對論推出的黑洞的特征。這或許就是曾經有很多人擔心加速器是否會產生黑洞的原因。

鑒於以上的考慮，物理界就聲稱不存在動質量與靜質量之分，質量就是質量，粒子的運動隻改變由（2）表達的總能量，而不改變粒子的質量，從而宣布（1a）式是無效的。

這樣一來確實回避了高速粒子可能產生黑洞的風險，但又帶來另一個有關能量的邏輯缺陷，那就是關於原子量的解釋。今天的物理學家們告訴我們，組成原子內亞原子粒子的質量遠大於其內部的誇克質量總和，所以亞原子粒子的質量（從而總原子量）主要是由亞原子內的誇克高速運動產生的動能及將誇克限製在亞原子內的勢能構成。下麵這個由費米實驗室製作的視頻對此有詳細解釋：

你看，當遇到可能出現黑洞的威脅時他們就聲稱能量的增加不會導致質量增加，當無法解釋原子量與亞原子質量之和的巨大差異時，他們又聲稱原子的質量主要是由原子內部的能量構成。這種邏輯上混亂如果發生在中學生的語文考試中，一定會得零分，但是它就活生生地發生在作為人類文明頂端的物理學界，而且又是由狹義相對論造成的，它差點讓人們對正確的質量能量關係產生信任危機。。。。。。