对洛伦兹170周年诞辰最好的缅怀和纪念

今天是7月的最后一天，忽然想起本月18日是洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz）的生日，这位在19世纪和20世纪之交物理学从经典迈向现代的进程中承上启下的一代宗师诞辰整整170周年。自从推导出扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式之后，我时常记起这位先贤，总想告慰他：在满足海森堡测不准原理的前提下，他的质量速度关系式可以被扩展到一个更加完备的形式，而且新公式预言在微观粒子的运动中存在一种前所未知的新效应，这个效应可以在电子储存环中以一定的小概率产生远远大于正常束流电子能量的超高能电子，十多年前我通过在NSRL和BEPCII上的实验，业已探测到了这种令人惊诧的异常现象的存在，此后便一直等待权威机构进行复核验证。虽然等待的过程相当煎熬，但是我不能放弃努力。正当其时，如果近期完成最终的实验验证，便是对洛伦兹170周年诞辰的最好的缅怀和纪念，洛老前辈有知，看到他的开创性研究又有了进一步的发展，特别是看到在中国的实验室得到验证，一定会含笑天堂。

这里顺便说一点题外话，是关于对相对论中质量-速度关系式的命名问题。人们通常把这个公式叫做“爱因斯坦-洛伦兹质量公式”，这与把时空变换式单纯命名为“洛伦兹变换”颇显不同，但如果考察一下这个公式的发现史就会感到，其实同样单纯的称之为“洛伦兹质量公式”或许更恰当，即使加上爱因斯坦名字，也应该以洛在前、爱在后为宜。我们知道，在爱因斯坦的狭义相对论问世之前，洛伦兹已于1904年率先得到了这个公式，不过由于洛伦兹推导这个公式时使用了太多的假设，通常认为这很不“经济”。1905年爱因斯坦的首篇论文《论动体的电动力学》中并无此式，他写出的是“横质量”、“纵质量”公式，并宣称使用力的不同定义可以得到不同的质量数值。到了1908年，Bucherer做出当时最好的β射线电磁偏转实验，他的实验数据明确支持洛伦兹的计算结果，从而使洛伦兹公式在同时代涌现出的关于质量随速度变化的几个竞争公式中脱颖而出了。此后1909年Lewis 和Tolman鉴于这个情况，利用爱因斯坦速度相加定理和动量守恒定律，通过分析两个弹性球的碰撞过程，才导出这个式子。且不说这里是不是有点“马后炮”的意味，但仅就如此重要又如此基本的质量公式，在相对论的理论中竟然是以一道“练习题”的方式出现的，难免让人唏嘘感叹！

抚今追昔，继往开来，我用来推导扩展的质量公式的方法，不仅摆脱了原有推导模式的尴尬，践行了爱因斯坦关于物理问题几何化的理念（就像他在广义相对论里用黎曼几何处理引力那样，虽然我们这里来的更简单），而且尤为重要的是拓展了原公式的内涵，发掘出前所未知的新效应，预言了意想不到的“怪”现象，为探索发现新物理提供了可资借助的线索。有关讨论可参见https://blog.sciencenet.cn/blog-648126-1339554.html和https://blog.sciencenet.cn/blog-648126-1069342.html。