7  电子的动量

 

 

动量是运动与物质的结合体。从电子动量的洛仑兹变换建立相对论力学,是正确的方向。

建立了动量的洛仑兹变换之后,可以直接找到电子的质速关系和质能关系,并可推广到中性粒子。这种方法,简单、明确、合理。

动量的洛仑兹变换的焦点是质量的性质,但是质量的性质不是相对论所能彻底解决的。

本书始终以洛仑兹变换为主线。

 

 

7.1  电子的质量

 

洛仑兹变换的性质是电磁性质的,所以必然要从电子质量的性质入手。

 

1. 电子质量的来源

 

S系中,电子的引力质量是m0,这也是电子的静止质量。S系中的观测者,测量到电子的速度v,但是动量不是m0v,而是mv。可见,问题出在m身上。

电子质量改变的来源是什么?这使我们注意到,电子直接接触的只有电磁场,于是有三种可能性:

1)电磁场中的能量转变为电子的质量。

2)电磁场中的电磁物质被电子吸收,使自已的电磁质量变大。

3)电子的引力质量不变,而惯性质量增大。惯性质量参与电磁能转变为电子的动能,参与电磁场的作用力使电子获得动量的过程。

能量不是物质,所以第一种可能性不可取。作者研究了第二种和第三种情况。

本书只讲述第三种情况。

 

2. 电子的引力质量m0不变

 

电子的静质量为m0,它表示含引力物质的多少,所以也叫引力质量。引力质量遵从质量守定律。

静质量m0在任何惯性系中都有相同的值,即本征值。这意味着,电子参与的各种相互作用中,电子的引力性质不变。电子的特点是m0不变和电荷不变。

 

3. 电子惯性质量m

 

惯性质量的定义与引力质量的定义,是完全不同的概念,它们之间的相等应当是有条件的。厄缶实验证明引力质量等于引力惯性质量,只是在宏观低速的纯引力情况下,至于是否适用于微观粒子,特别是带电粒子,并不明确。

事实上,物理学上没有作出惯性质量永远正比于引力质量的结论。所谓物质越多惯性越大,是通俗的感性推理,它不能取代惯性质量的定义。

惯性质量是否遵从质量守恒,是否遵从质能守恒并不确定。

 

4. 电子的惯性质量的来源

 

本书中,电子惯性质量一词是一个统称,其中包含电子的引力惯性质量和其它惯性质量。

电磁场既然是物质,就应当存在电磁质量和电磁惯性质量,只是目前未被认同。对此不必追究,因为即使存在电磁惯性质量,它的性质也是惯性性质。所以,本书不区分引力惯性质量和其它惯性质量,统称为惯性质量。事实上,在相对论范围内,没有必要追究惯性质量的来源是什么。

实验证明质量是可变的,可是我们已经假定引力质量守恒,那么唯一可变的一定是惯性质量。

本书采用引力质量和单一的惯性质量。

 

5. 惯性质量与引力质量的关系

 

1)有引力质量,一定有引力惯性质量。这是本书的基本观点。

2)有惯性质量一定有引力质量。这只是一个定性的关系。它的意义在于说明,有惯性质量一定有物质存在。

3厄缶(Eötvös)实验表明,在引力场中,宏观低速惯性情况下,弱等效原理成立,即

引力惯性质量 = 引力质量

这个结果将应用到光子的质量上。

4)在电磁场中,考夫曼(W.Kaufmann)实验表明:

惯性质量 ≠ 引力质量。

5)这里所说的惯性质量不是单一的引力惯性质量。而是所有惯性质量的总和。

 

6. 电子动量的观测值

 

S系或S系中,动量的本征值是

                      55

不管速度v的大小,只要是m0,就是动量本征值。

当电子相对于S系运动时,它自已成为S′系,它的动量本征值在S系中的表现不再是本征值。而是产生了相对论效应,表示为

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p′为电子动量的观测值,其m是电子的惯性质量也是总质量;许多实验[4] 证明有下面的关系:


                  
                                (57



我们希望从
理论中得到上式。
 

 

(以上是书上的内容)