狹義相對論（5）——動質量批判（1）

狹義相對論（5）——動質量批判（1）

來自專欄 狹義相對論本文是來批判狹義相對論三大核心內容的：「時間膨脹、動尺變短、質量增加」，前兩個之前文章也都提過一些，所以本文的核心主要還在動質量的批判。

1）時間膨脹

之前文章（狹義相對論（1）——時空變換）提過，狹義相對論的核心就一點：變換參照系時，時空矢量沿著雙曲線變換。

從圖中容易看出，在變換參照系時，有的時空矢量時間變短了（譬如圖中所示的那個），有的時空矢量時間變長了（譬如變換前速度為0的那個矢量），這個非常簡單直觀，是沒有任何複雜和需要過多說明的東西的。

但現有的狹義相對論的表述，卻只提到運動物體時間變慢，這個說法倒不能說不對，但是可以肯定的是，這個說法是不好的。運動物體時間變慢，那到底是你的時間比我慢還是我的時間比你慢呢？這明顯會引起思維上的混亂，以至於狹義相對論提出100多年後，所有學習狹義相對論的人都還要在這個坑裡爬一陣子，還有大部分的人根本爬不出來。

2）動尺變短

在相對論中，所有問題都應該在「時空」中，而不是（時間，空間）中來思考，什麼意思呢？我們談到一把靜止的尺子，通常想到的是一個長條，這個就不是相對論的思維方式，相對論考慮的是整體的時空，靜止的長條在時空中是一個長帶，如上圖左邊陰影部分所示。這是尺子靜止的時候，在時空中的軌跡。

變換參照系時，時空矢量沿著雙曲線變換，原本的矩形陰影變成右邊的平行四邊形陰影（洛倫茲變換是線性變換，所以直線依然變為直線，找到幾個關鍵點，可以很容易划出變換後的圖形。另外，相對論其實有個比雙曲圖還要簡單的幾何圖像，只要把你的腦袋順時針旋轉45度，那洛倫茲變換其實就是橫向伸長a倍，縱向壓縮1/a倍，矩形變為平行四邊形自然也就顯然了）。

尺子的長短這個概念，其實是非相對論的思維在作怪。在相對論中，一根尺子在時空中是一個長帶，你如何來定義尺子的長短呢？其實沒必要去定義，強行定義出來，一沒意思，二也沒意義，知道時空中的每個時空點在不同參照系下如何變換足夠了。

所以狹義相對論中的「動尺變短」又是一個把簡單東西複雜化，讓人思維混亂的概念（到底是你的尺子比我短還是我的尺子比你短呢？

3）質量增加。

前兩個概念只能說不好，倒不至於不對，但質量增加這個概念，卻只能用胡鬧來形容了，這說明很多物理學家連基本的物理學常識都不懂。

（愛因斯坦晚年給別人寫信，倒是想明白過來了，也認為動質量沒什麼意義，可愛因斯坦自己都反水了，現在還是有很多人固守著動質量這個概念。）

我用各種光子去碰撞各種速度的電子，得到各種電子反彈的數據，從這些數據中是可以得出一個與入射光子跟電子速度都無關的一個常量的，這個常量你覺得重要嗎？從有限的實驗數據中得到不變數，下一步就可以預測無限的其他各種可能的粒子碰撞的結果，這個不變數對物理學的意義不言而喻。而且，因為這個不變數與入射光子無關，與電子的運動速度無關，自然可以認為這個不變數是電子本身的一種性質，取個什麼名字呢？質量！

上邊這些，難道不是物理學最基本的常識嗎？物理學就是研究變化中的不變數的呀！可明明有一個不變數放在那裡，愛因斯坦當年卻非要弄出一個跟速度有關係的一個叫做動質量的東西，更讓人掉下巴的是，一個可變的能量跟不變的質量，居然用一個叫做質能方程的公式聯繫到了一起，成為了20世紀最偉大最有名的物理學公式，我的天！

當年是有了狹義相對論，之後才有的閔可夫斯基幾何，所以愛因斯坦當初提出運動物體「時間變慢，長度變短，質量增加」無可厚非，愛因斯坦有非凡的物理學直覺，可是他數學的感覺卻很弱，有很多事不能強求。但愛因斯坦的數學老師，閔可夫斯基，提出時空幾何也都100多年了，現有的物理學教科書跟科普書卻依然停留在1905年，什麼時候才能有所改變呢？

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