再談狹義相對論對質量概念的幹擾

戴榕菁

前文“狹義相對論帶來的質量概念的混亂。。。。”提到為了避免出現運動粒子產生黑洞這樣的尷尬，除少數人外，物理界的主流已放棄曾經有過的所謂由運動導致的動質量和沒有運動時的靜態質量的區別，但是在涉及原子及亞原子粒子（subatomic particles）的質量時卻如該文中所引用的由費米實驗室製作的視頻中所聲稱的那樣認為它們的質量中包含了運動產生的質量。

後來發現即便在原子量這點上，物理界都存在著概念的混亂不一致。有些人（比如wikipedia）在談論原子和亞原子粒子的質量時隻談勢能而回避動能。他們這麽做估計還是因為我在前文中提到的由狹義相對論導致的接近光速運動時的所謂動質量可以趨於無窮的問題。但是他們這樣回避動能所造成的問題顯然更嚴重，因為那就違背了最基本的物理原理且徹底否認了愛因斯坦的質量能量關係。

我在之前討論狹義相對論的係列文章反複指出過，愛因斯坦的質量能量關係從本質上來說不屬於狹義相對論，一方麵既然它是對所有物體都成立就不涉及相對論的議題，另一方麵在愛因斯坦之前就有諸如龐加萊等人用非相對論的途徑得出過同樣的結論。所以，愛因斯坦的質量能量關係不會因為狹義相對論被否定而不成立。

所以，為了回避原子量及亞原子量中的動能影響可能造成的尷尬而隻談勢能對質量的貢獻顯然是大錯特錯。

首先，由最基本的物理原理我們知道如果原子內特別是亞原子粒子內部沒有高速的運動那麽就不可能有那麽大的勢能，這是因為所謂的勢能正是在與動能的平衡中得到維持的。而在愛因斯坦的著名的質量能量關係E=mc²中的E是包含了所有的能量的，所以由E=mc²計算出的總質量也一定是包含了動能的貢獻，而且除了希格斯場產生的質量外，原子內部的動能與勢能對質量的貢獻基本上應該是各占總質量的一半。

與那些隻談勢能貢獻不談動能貢獻的文章來，我的上述論述的特點是顯然沒有違背基本的物理原理和愛因斯坦的質量能量關係，在這點上費米實驗室的視頻比起維基百科等的一些相關文章來說要強出許多，盡管如dialect指出的，費米實驗室製作的關於狹義相對論的視頻也會錯得離譜。

好，現在我們來看一下為什麽我上麵指出的原子（亞原子）的質量主要由動能和勢能貢獻的會再一次印證狹義相對論的速度極限是錯的。

首先，如費米實驗室視頻及其它相關文章（包括維基百科的文章）指出的，由希格斯場產生的質量隻占總原子量的2%左右。如我前麵指出的原子內的總動能與總勢能必須是相互平衡的，否則就不會有相應的勢能，也就是說動能和勢能大概各貢獻了49%的質量。為了要滿足這49%的質量而且還要將粒子速度限製在光速以下的話，他們必須要用洛倫茲變換。這樣一來就如我在上文中指出的出現了邏輯的不一致：你一方麵說不存在動質量靜質量之區別，另一方麵在算誇克的質量貢獻時卻用洛倫茲變換這實際上就是過去算動質量的公式。

令他們更為尷尬的是他們隻知道誇克的速度接近光速，還無法確定誇克的速度到底多大。費米實驗室的林肯博士在上述視頻中還說誇克每秒可以繞地球8圈，比一般用光速算出的7.5圈還多出半圈來，因此即便是它們的質量再小，它們的動能也有可能會趨於無窮大。

但另一方麵，如果他們不用洛倫茲變換，或幹脆就承認狹義相對論是錯的（如我之前的係列文章指出的，這已被大量事實證明），那麽這時計算動能的公式就成為E_k = mv²/2， 其中的m正是由希格斯場產生的那2%的質量。很顯然，要想讓那2%的質量產生出49%的質量的話，粒子的運動速度v不但要大於光速，而且要遠大於光速。。。。。。

[慕容青草]

質量的來源問題是狹義相對論造成的又一個難堪，而科學家們的人性也又一次得到了一個表現的機會。。。。。。
我估計他們很多人私下裏在草稿紙上推導時恐怕都遇到過有關狹義相對論的各種問題，但是沒有一個人敢站出來說“皇帝沒穿衣服”，因為他們從讀中學到任教授都被告知隻有無知的人才會否定狹義相對論！
科學家們不敢理直氣壯地的麵對錯誤不敢理直氣壯地陳述真理是這個時代的一大悲哀，是末世的一大特征。