运动物体的质量、动量和能量是多大?
学过经典物理的人都知道,以速度 v 运动的物体,其质量与它静止时的质量 m0 相等,也就是说,物体的质量在任何时候都是一样的;它的动量就是它的质量和速度的乘积,即 p=m0v;它的动能则为 E=1/2m0v2
但是,在狭义相对论诞生之后,人们不得不对这些概念进行重新认识。在爱因坦的狭义相对论中,物体的质量不是一成不变的,它还跟它运动速度的大小有关:
m =
而动量和动能则变为:
P = m0 v ,E =
m c2
-m c2。
只有上面三个公式才是运动物体质量、动量和动能的正确表达式。如果 v
远远小于光速c,即v / c<<1,那么,1 / 就可近似写为(1 = 1 / 2v2
/c2,将它代入上面三式并略去含有 v2/c2 各项,马上就可得到:
m = m0,p=m0v,E=1/2m0v2,
这就是经典物理学的结果,因此,经典物理是相对论的低速极限,是它的最低阶近似。
在相对论中,任何质量不为零的物体,它的速度都不可
能达到 c。因为当 v = c 时,质量、动量和动能都变为无限大,这是不可能的。