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谈谈作为物质特性的惯性质量、动量和能量(一)

已有 2977 次阅读 2010-11-29 16:11 |个人分类:未分类|系统分类:科普集锦| 能量, 动量, 物质, 惯性质量

           谈谈作为物质特性的惯性质量、动量和能量(一) 
                            

                  (物理学上的物质1)


    在博文id=384164之中,对‘物质是什么?’的问题,我们曾这样回答,“在目前,物理学大致可以这样粗略地回答:物质是位于时-空中的客观实在,它具有惯性质量、动量、能量、自旋等特性”。应当指出,这只是一种粗略的回答,它没有说明物质是什么样的客观实在,也没有说明物质的惯性质量、动量、能量、自旋等特性是什么样的物理特性,如何用数学表式来定义。
    物理学的发展过程也是人类对物质的认识步步深入的过程,由牛顿力学到狭义相对论和量子力学,由质点系力学到经典场论再到量子场论,由狭义相对论到广义相对论再到有挠引力理论,对物质及其特性的认识和理解越来越深入了,已很难用简单几句话来说明‘物质是什么样的客观实在’和说明‘物质的惯性质量、动量、能量、自旋等特性是什么样的物理特性’。对这些问题的解释最好分成几部分,由浅入深,由简至繁来进行。考虑到有些网友,物理理论的知识学得不多,本文将写成科普性的博文,深入浅出来介绍物质的惯性质量、动量和能量,从牛顿力学谈起,一直谈到经典场论和狭义相对性场论,以后还可以推广到量子力学、量子场论以及广义相对论、有挠引力理论。
    在牛顿力学中,物质是以质点或质点系的形式存在。当一个物体的大小和形状,在所讨论的问题中可忽略不计时,这个物体就可看作质点。质点系就是一群可看作质点的物体,气体、液体、固体各在某些条件下可看作质点系。故在牛顿力学中,可以认为物质就是质点或质点系。
    本博以前已讲过,在牛顿力学中,每个质点都具有一不变的惯性质量m。质点在时-空中运动,若相对某一惯性参照系的速率为v,则这个质点的动量为mv,动能为1/2mv2。在牛顿力学中,对于质点系,其总质量为m1+m2+m3+……, 其总动量为m1v1+m2v2+m3v3+……, 其总动能为1/2(m1v21+m2v22+m3v23+……)。如果质点系有势能的话,还要考虑势能。
    以上就是在牛顿力学中,对‘物质是什么?’的描述。在下篇博文中,我们将把这一描述推广到非狭义相对论性的经典场论。



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