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横向质量与纵向质量问题
1876年美国的物理学家罗兰用实验一个静电荷当它快速转动起来后,对磁针产生影响.在电子论出现以后人们由罗兰实验想到,既然带电体运动会产生磁场,因而使带电体运动比让不带电体运动需要做更多的功,这就好像存在着某种和电荷的场连接在一起的“附加惯性”.这种由于电磁作用而产生的“附加”质量称为电磁质量.约瑟夫·汤姆孙在1881年承认一个带电的物体比一个没有带电的物体更难加速,因此静电能量表现成某种电磁质量,增加了物体的机械质量.之后威廉·维恩(1900)和Max Abraham(1902)认为一个物体的总共质量与它的电磁质量相同.因为电磁质量取决于电磁能量,维恩所提出的质能关系是.
George Frederick Charles Searle和汤姆孙也指出,电磁质量随着物体的速度而增加.亨德里克·洛伦兹在他的洛伦兹以太理论的框架中承认这个说法.他将质量定义成所用力与加速度的比值而不是动量与速度的比值,因此他必须区分横向质量()(当物体运动的方向与加速度相同或相反)和纵向质量(
)(当物体运动的方向与加速度垂直).只有当加速度与物体运动的方向垂直时,洛伦兹的质量才会等于现在被称作相对论性质量的质量.
是洛伦兹因子,v是物体与以太的相对速度,c是光速).因此,根据这一理论没有物体可以到达光速,因为物体的质量将趋于无限大.而对于一个具有非零静质量的粒子在x方向运动时所受到的作用力和加速度的准确表达是:
爱因斯坦在他1905年的论文中计算了横向质量和纵向质量,在他第一篇关于的论文中(1905),m所代表的是现在认为的静质量.
在狭义相对论中,就像洛伦兹以太理论,一个静质量非零的物体无法以光速运动.当物体趋近于光速时,它的能量和动量将无限制的增加.
横向质量和纵向质量被相对论性质量的概念取代.RichardC.Tolman在1912年表示m0(1-v2/c2)-0.5最适合用来表示运动物体的质量.
在1934年,Tolman也定义相对论性质量为:,这一定义对于所有粒子都适用,包括了以光速运动的粒子.
对于以低于光速运动的粒子,即具有非零的静质量的粒子,这方程变成,当相对速度为零时,
将等于1.当相对速度趋近光速时,
将趋近无限大.
在动量的方程中,m所代表的质量是相对论性质量
牛顿第二定律以的形式表达仍然正确.但
并不是零,因为相对论性质量是速率的函数,因此牛顿第二定律不能以
来表示.
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GMT+8, 2024-9-12 15:19
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