质量与相对论

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1、相对质量逻辑性问题探讨【摘要】质量是计量学中七个基本物理量之一，在国际单位制（SI），其单位是（kg）。质量也是日常生活中最常用的物理概念之一，随着科学技术的发展不断被赋予了新的内涵，但它们彼此之间并不那么和谐。相对论仍然是当今物理学热门话题之一：相对论到底是真理还是谬论？是物理学发展的指明灯，还是现代物理学发展的绊脚石？相对论正误问题，需要引起大家的重视，极其有必要进行探讨。【关键词】引力质量；惯性质量；狭义相对论；广义相对论第一章引言相对论子提出之时就饱受争论，相对质量的提出更是褒贬不一。但是碍于爱因斯坦对量子力学的重要贡献（光量子假说），或者说人们对新时空理论建立的渴

2、望，人们不希望也不允许对相对论有任何质疑之声。任何年轻的反对之声，都将被视为异类，遭到排挤甚至是制裁。而老一辈物理学家似乎有资格对相对论进行评判，然而他们任何不同的声音，也会被视为思想保守，顽固不化。上世纪四五十年代，爱因斯坦似乎坐上了物理学教皇的宝座，任何对相对论的不敬都将视为对整个物理学的挑衅与无知。随着时间的推移，人们似乎渐渐淡忘了相对论的不足，似乎渐渐遗忘了相对论只是一个假说，从来都没有被实验证明过这一事实，而毅然决然地将其视为真理。真理的探寻是曲折的。随着现代科学技术的不断发展，随着爱因斯坦的光环渐渐淡去，人们有重新对相对论产生了质疑。本文主要从相对论在质量定义方

3、面的不足进行简单讨论，以供大家探讨。第二章质量质量是一个让人熟悉同时又陌生的概念：说其熟悉，小到大街小巷大到国际贸易，无不在应用质量这一名词；说其陌生，自从爱因斯坦提出运动质量以词，质量一词就让人摸不到头脑了，甚至一些专家学者也为此伤透了头脑。质量的本质是什么？这是需要大家重新审视，且应引起大家重视的问题！只要质量的本质确定了，任何违背其本质的推论都是谬论。（一）重力质量重力质量是人类接触最早也是最贴近生活的质量的定义，有时现实生活中甚至将重量与质量混用。它是由地球表面物体受到地球引力及地球自转效应等多种作用叠加导致不同质量物体受力不同来定义的。我们用物体在地球表面受力的大

4、小来标度该物体质量的多少。对此，弹簧测力计似乎是一个很好的测量工具。但随着人类的活动范围不断扩大，这种测量方法似乎就没那么完美了。将货物从A地运输到B地，质量有所亏损，也许很好解释；但是将货物从B的运到A地，质量有所增加，就不得不该好好考虑一下这个问题了。而且各地的分度值不同，也会导致交易过程中不必要的麻烦。所以一个统一的砝码成为了必要。所有物体与该砝码同时同地所受重力的比值，做为该物体质量的标度。这样我们日常所应用的质量概念就确立下来。但仔细琢磨不难看出：所谓重力质量不过是质量的测量方式，并非质量本质。就如同：可以作为电阻的测量方式，但不可以定义电阻本质。（二）引力质量引

5、力质量是伴随着牛顿力学的产生与发展而产生的。由万有引力定律(Lawofuniversalgravitation)得：（1）其中，F为两个物体之间的引力，G为万有引力常量，为物体1的质量，为物体2的质量r两个物体之间的距离依照国际单位制，F的单位为牛顿(N)，和的单位为千克(kg)，r的单位为米(m)，常数G近似地为。由式（1）得：（2）令，则式（2）可化简为：（3）如果、r固定不变，则k为常数，则根据力F的大小判定质量的多少，该质量我们称为引力质量。但是我们在应用式（1）定义质量时应先考虑一下，该式的来源，即常数G是如何测定的。万有引力常数G最初由卡文迪许扭秤实验测得，其主

6、要思想是：用两个质量一样的铅球同时分别吸引扭秤上的两个铅球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但细光束所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。图1卡文迪许扭秤实验其实无论测量方法如何都是先将、、r作为已知，通过测量F的大小，利用公式来计算G的大小。也就是说质量定义先于常数G而存在，如果再用该公式定义质量，就陷入了逻辑循环的问题了。即两者谁为前提公设，谁为导出量的问题。其实在测量常数G之时，就已规定了、是物体在地球表面的重力质量。根本不存在所谓的引力质量。（三）惯性质量有人认为惯性定律是牛顿提出的，理所当然惯性质量也是牛顿提出的。其实不然，所谓的牛

7、顿第二定律是在牛顿死后十年由L.Euler完成的[1]。而惯性质量一词是伴随着相对论的发展而产生的，为了加以区别之前的质量一词被冠以“引力”两个字。牛顿第二定律正确表达形式为：（4）该式说明：当外力一定时，物体的速度改变快慢由该物体质量决定，物体质量越大物体速度越难改变。物体的质量大小可以由式（4）的变形进行测量，但并不能定义质量，并不是质量本质的反应。（四）质量的本质什么是质量的本质？简单来说，质量即物体包含物质的数量。物体包含物质数量越多其质量越大，反之亦然。我们不妨将最大的无物理性质差别的物质单元成为质元。由