用狭义相对论计算质量背后的一个梦想

戴榕菁

在“狭义相对论带来的质量概念的混乱。。。。”及“再谈狭义相对论对质量概念的干扰”两篇文章中我谈到了狭义相对论造成的物理界在质量来源的本质上的困惑。其基本现象为当把著名的爱因斯坦质量能量关系运用到运动坐标系时会出现一个γm这一项，其中m是物体的静止质量，γ是洛伦兹因子，在速度趋于光速时γ趋于无穷大。早期时物理学家们曾经将γm合并为一项，称之为动质量（relativistic mass），今天仍有人这么做，但今天物理界的主流已不这么做了，而是声称质量本身不会随运动而增加。但另一方面，当涉及物体的质量来源时，他们又把著名的爱因斯坦质量能量关系运用到运动的夸克身上，并将夸克的γm认为是亚原子（从而原子）的质量的一个重要来源。这样就出现了一个连中学生都能看出来的逻辑不一致。

上面所说的就是我写那两篇文章的背景，相应地，正如我在“狭义相对论带来的质量概念的混乱。。。。”一文中指出的，这里所涉及的仅是对于质量来源的解释问题，因此是狭义相对论所造成的逻辑混乱中最无关紧要的一部分。

可是，今天我发现问题或许还没那么简单。其实在写上述两篇文章时我也困惑地想过既然这里的逻辑不一致简单到连中学生都应该能看出来，作为世界精英的理论物理学界难道就能一直这么凑合着而不感到难受吗？但今天我在scirp杂志（一份中国办的英文网络科学杂志）看到一篇由物理学家Eli Peter Manor发表的题为“Gravity and Quark Velocity Entanglement”文章后，让我感到物理学界之所以能在前面提到的由狭义相对论引起的有关质量的一笔糊涂账中凑合着过日子可能因为他们心中还对由狭义相对论给出的质量解释存有一个梦想。

今天的物理学界一个可以说是最大的公认的梦想就是要把重力与其它三种力统一起来（每当看到物理学的基本理论还存在着一大堆漏洞的时候物理学家们不去修补漏洞而是做着一个比一个大的梦时，会有一种喜剧感），用来实现这个梦想的一个流行的途径就是要找到所谓的量子重力（quantum gravity）。

而Manor的那篇文章提出的理论就是按照狭义相对论计算出夸克在接近光速时的动能所产生的动质量可以产生引力（重力），他认为这个重力在原子内表现为强作用力，在原子外就表现为引力（重力）。很显然，如果他的这个理论成立，那么他就把强作用力和重力统一了起来，而且由于当运动速度任意接近光速时洛伦兹因子可以任意大，他的理论也可以提供强作用力所需要的已知为强度极高的数值。所以听起来应该很有希望。

但问题是，假如他的这个理论成立，那么当初物理界又为什么要放弃把M=γm称为动质量的说法呢？测量引力要比测量光速或接近光速的粒子速度容易得多。假如M=γm能产生附加引力，那么在加速器里应该很容易被测出来的。为什么却要在加速器流行起来后反而放弃了把M=γm称为可以产生引力（重力）的动质量的说法呢？想必不单单是为了要避免引起人们对于加速器会产生黑洞的恐惧，而更是因为他们根本没有测出M=γm引起的引力（重力）的增加。。。。

另外，今天的物理界是否能测出夸克的速度都是一个问题。我在MIT的一篇题为“Study of quark speeds finds a solution for a 35-year physicsmystery”文章看到这样一种逻辑不一致的描述：他们实验发现夸克在大原子中的速度比在小原子中速度慢，所以他们下一步的计划就是要测量夸克的速度。。。。且慢，你不是已经发现夸克的速度变化了吗？怎么下一步才是测夸克的速度呢？

高科技的发展使得今天的科学在相当的程度上是科学与艺术的结合。当我在网上看到大量的显示那个系外陨石Oumuamua飞行的视频时还以为那是NASA拍摄下来的，后来才知道那是NASA雇的艺术家们按照NASA提供的数据画出来的。当我看到韦伯望远镜传回的绚丽多彩的照片时，和很多人一样的惊讶宇宙之美丽，后来才知道那是科学家们人工加上去的色彩。

不论科学家们对于微观世界的知识存有什么样的梦想，只要人类仍然相信自然的逻辑是一致的不会自相矛盾的，人们就不应该在已经看到狭义相对论在很多其它问题上表现出大量的逻辑错误而且所谓的验证狭义相对论的实验被一一打脸后，还梦想着他们可以运用狭义相对论来统一重力与其它三种作用力。。。。。。