牛顿力学中的质点动量和能量概念如何推广到狭义相对论及出现的差异

 

       在上面的论述中，已清楚地说明了如何把牛顿力学中的质点动量和能量概念推广到狭义相对论。但必须强调，在两种理论中，质点动量、能量概念的定义虽然相类似，与动量、能量有关的公式在形式上也相类似，可是，这两种理论在物理实质上是存在差异的，这表现在：
1），在牛顿力学中质点速度、质量、动量、能量和力等概念是在3维空间中定义的，所得到的一些公式也是在3维空间中导出的；在牛顿力学中3维空间与时间是彼此独立的。而在狭义相对论中质点速度、质量、动量、能量和力等概念是在4维时空中定义的，所得到的一些公式也是在4维时空中导出的；在狭义相对论中空间与时间是紧密接合的。虽然在低速情况下，有些狭义相对论中的公式可简化成牛顿力学中的公式，但这只是数学表式的简化，时空的实质并没有改变。
2），在牛顿力学中，动量、动能是独立引入的，两者的性质不同（一为矢量，一为标量），
彼此没有直接的关系。而从式（4，5）可以看出，在狭义相对论中4维动量矢量的空间分量
相当于牛顿力学中的动量，这个4维动量矢量的时间分量相当于牛顿力学中的能量。故这个
4维动量矢量也被称为动量-能量矢量。在狭义相对论中正如空间与时间是紧密接合的，动
量与能量也是紧密接合的。
3），在牛顿力学公式中，不出现静止能量，可以不考虑静止能量；但在狭义相对论公式中
必定要出现也必须考虑静止能量。




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