Relativism (Special theory of Relativity)

                    by Vincent CHAN WAI LUNG(1988~  )

E=mc2的迷失

愛因斯坦的狹義相對論中最著名的大概便是 E=mc2

將質量與能量解釋為 具有相同的意義，也因此發展出核能發電的構想。

 
 然而初學相對論的人，對於 


往往不易理解，質量是如何隨著物體速度的增加而有不同呢？

 
物體的質量是如何增加的。

 其實這都是因為初學質量時，以物體所含的量代表質量的概念引起的。

 
如果還記得，其實物理的世界中是由牛頓定律定義質量的。

（其實日常生活中我們很少稱呼質量，重量的概念反而用得較多）。

 
當兩物體以相同大小的一對交互作用力相互作時，

觀察兩物體加速度的反比便是物體的質量比。

 
也就是物體的質量代表 物體本身的『慣性』。

雖然一般同學都學過牛頓定律和慣性，但是往往腦海中仍然保持

 
『質量』是物體所含數量的多寡的原始概念，而忽略質量純粹代表慣性的意義。

在處理一般物理情境時，以上的兩種想法都可以解釋得通。於是對原有的想法更不會質疑。

 
但是當初學『狹義相對論』時，就想不通為何速度增加時，物體的『量』也會增加。

物體的『慣性』（也就是質量）越大，則物體的運動狀態越不容易受外界影響。

 
相對論中所得到的推論：當所觀察物體的速度越高時，則感覺物體的質量越大。

說得更白話些就是：當物體相對觀察者的速度越高時，

 
 觀察者將感受到物體的慣性越大，越不容易對物體加速。 

並不含有物體本身的『量』有任何增加的含意。

 
其實物體的質量，可能包含兩種不同的意義。

一種是上述的『慣性』，也就是所謂『慣性質量』MI。

 
另外所有的物體間都存在的交互作用：萬有引力。

也會和物體本身的某一個『特性』成正比，通常稱之為『重力質量』Mg。

慣性質量 和物體的 『慣性』相關，而『重力質量』則是和物體間的『萬有引力』相關。

兩者似乎是分別對應於 不同的物理特性，代表不同的意義。

 
仔細想一想伽利略的實驗：在地球表面附近的物體落地時具有相同的加速度。

物體所受的外力是 『萬有引力』 Fg= Mg ×G 

 
G 為地表的重力場強度（和地球的質量及半徑相關和物體無關）。

物體受外力後將產生加速度 a = F/MI = (Mg/MI)×G

 因此 伽利略的實驗 指出對於所有物體 重力質量和慣性質量 有相同的比值。

而到目前為止，所有的實驗結果顯示兩者的比值幾乎完全等於1。

 
到底這是一種『巧合』還是有更深層的意義呢？仍然是一個謎，有待你我去發掘！