用狹義相對論計算質量背後的一個夢想

戴榕菁

在“狹義相對論帶來的質量概念的混亂。。。。”及“再談狹義相對論對質量概念的幹擾”兩篇文章中我談到了狹義相對論造成的物理界在質量來源的本質上的困惑。其基本現象為當把著名的愛因斯坦質量能量關係運用到運動坐標係時會出現一個γm這一項，其中m是物體的靜止質量，γ是洛倫茲因子，在速度趨於光速時γ趨於無窮大。早期時物理學家們曾經將γm合並為一項，稱之為動質量（relativistic mass），今天仍有人這麽做，但今天物理界的主流已不這麽做了，而是聲稱質量本身不會隨運動而增加。但另一方麵，當涉及物體的質量來源時，他們又把著名的愛因斯坦質量能量關係運用到運動的誇克身上，並將誇克的γm認為是亞原子（從而原子）的質量的一個重要來源。這樣就出現了一個連中學生都能看出來的邏輯不一致。

上麵所說的就是我寫那兩篇文章的背景，相應地，正如我在“狹義相對論帶來的質量概念的混亂。。。。”一文中指出的，這裏所涉及的僅是對於質量來源的解釋問題，因此是狹義相對論所造成的邏輯混亂中最無關緊要的一部分。

可是，今天我發現問題或許還沒那麽簡單。其實在寫上述兩篇文章時我也困惑地想過既然這裏的邏輯不一致簡單到連中學生都應該能看出來，作為世界精英的理論物理學界難道就能一直這麽湊合著而不感到難受嗎？但今天我在scirp雜誌（一份中國辦的英文網絡科學雜誌）看到一篇由物理學家Eli Peter Manor發表的題為“Gravity and Quark Velocity Entanglement”文章後，讓我感到物理學界之所以能在前麵提到的由狹義相對論引起的有關質量的一筆糊塗賬中湊合著過日子可能因為他們心中還對由狹義相對論給出的質量解釋存有一個夢想。

今天的物理學界一個可以說是最大的公認的夢想就是要把重力與其它三種力統一起來（每當看到物理學的基本理論還存在著一大堆漏洞的時候物理學家們不去修補漏洞而是做著一個比一個大的夢時，會有一種喜劇感），用來實現這個夢想的一個流行的途徑就是要找到所謂的量子重力（quantum gravity）。

而Manor的那篇文章提出的理論就是按照狹義相對論計算出誇克在接近光速時的動能所產生的動質量可以產生引力（重力），他認為這個重力在原子內表現為強作用力，在原子外就表現為引力（重力）。很顯然，如果他的這個理論成立，那麽他就把強作用力和重力統一了起來，而且由於當運動速度任意接近光速時洛倫茲因子可以任意大，他的理論也可以提供強作用力所需要的已知為強度極高的數值。所以聽起來應該很有希望。

但問題是，假如他的這個理論成立，那麽當初物理界又為什麽要放棄把M=γm稱為動質量的說法呢？測量引力要比測量光速或接近光速的粒子速度容易得多。假如M=γm能產生附加引力，那麽在加速器裏應該很容易被測出來的。為什麽卻要在加速器流行起來後反而放棄了把M=γm稱為可以產生引力（重力）的動質量的說法呢？想必不單單是為了要避免引起人們對於加速器會產生黑洞的恐懼，而更是因為他們根本沒有測出M=γm引起的引力（重力）的增加。。。。

另外，今天的物理界是否能測出誇克的速度都是一個問題。我在MIT的一篇題為“Study of quark speeds finds a solution for a 35-year physicsmystery”文章看到這樣一種邏輯不一致的描述：他們實驗發現誇克在大原子中的速度比在小原子中速度慢，所以他們下一步的計劃就是要測量誇克的速度。。。。且慢，你不是已經發現誇克的速度變化了嗎？怎麽下一步才是測誇克的速度呢？

高科技的發展使得今天的科學在相當的程度上是科學與藝術的結合。當我在網上看到大量的顯示那個係外隕石Oumuamua飛行的視頻時還以為那是NASA拍攝下來的，後來才知道那是NASA雇的藝術家們按照NASA提供的數據畫出來的。當我看到韋伯望遠鏡傳回的絢麗多彩的照片時，和很多人一樣的驚訝宇宙之美麗，後來才知道那是科學家們人工加上去的色彩。

不論科學家們對於微觀世界的知識存有什麽樣的夢想，隻要人類仍然相信自然的邏輯是一致的不會自相矛盾的，人們就不應該在已經看到狹義相對論在很多其它問題上表現出大量的邏輯錯誤而且所謂的驗證狹義相對論的實驗被一一打臉後，還夢想著他們可以運用狹義相對論來統一重力與其它三種作用力。。。。。。