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--物理学中的质量反映着物质的什么特性(2)?
我们讲过,相对论力学中的4维动力学公式
dPu/ds = Fu , u= 0,1,2,3
可看为是牛顿力学的3维动力学公式
dpi/dt = fi , i=1,2,3
的推广。在牛顿力学中可把公式f = ma中的m解释为惯性质量或解
释为物质的量。现在我们来看看在相对论力学中是否也可把公式
dPu/ds = Fu 中的M解释为惯性质量或解释为物质的量?物质的质量
M可由其动量Pu(= Mcdxu/ds)算出,于是
d(Mcdxu/ds)/ds = Fu , 其中dxu =(cdt,dx,dy,dz) (1)
由于基本粒子运动速度往往接近光速或等于光速,研究基本粒子
的运动必须应用相对论动力学公式,即式(1)。又由于一群基本粒子在相互作用时,往往可能出现‘湮灭’和‘创生’现象。例如基本粒子反应:
正电子+负电子-->光子+光子
是一对正负电子相互‘湮灭’,并随即‘创生’出一对光子的现象。
正负电子‘湮灭’了,它们原有的质量便变为零了。而基本粒子反
应:
光子+光子-->正电子+负电子
是一对光子相互‘湮灭’,并随即‘创生’出一对的正负电子的现
象。正负电子‘创生’了,它们的质量便从无变成有了。因此基本
粒子在相互作用时,其质量M是可变的,即dM/ds不为0。故在应
用式(1)式时必须考虑这个问题。
现在我们分两种情况来讨论式(1):
1)、dM/ds = 0
对于这种情况,式(1)可写成Mcd(dxu/ds)/ds = Fu ,这个关系
告诉我们,在M量不变时,若外力 Fu 也不变,则M量与速度的变化
量(dxu/ds)/ds成反比。因之,在此种情况下,与牛顿力学相似,也
以把M量解释为惯性质量或物质的量。
2)、dM/ds 不为0
对于这种情况,式(1)可写成
c(dxu/ds)dM/ds+Mcd(dxu/ds)/ds = Fu ,这个关系告诉我们,在M量
可变时,若外力 Fu 不变,则M量与速度的变化量(dxu/ds)/ds一般
不成反比。因之,在此种情况下,与牛顿力学不相似,一般来说,不
可以把M量解释为惯性质量或物质的量。
于是,我们看到,基本粒子的质量,一般来说,并不反映惯性的
大小,不宜称之为惯性质量,也不宜称之为物质的量。各种基本粒子
的质量所反映的是各种基本粒子的特性,例如,基本粒子的类型不同,
它们的质量也不同,基本粒子的拉氏量不同,它们的质量也不同。本
博建议,把基本粒子的质量称为固有质量,似较合适。
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