glume
2012-09-14 23:12:00 +08:00
补充，在高速运动情况下牛顿定律是不实用的.
根据相对论 物体的运动速度不可能超过光速,因此如果一个力始终给一个物体加速，那么物体的速度会线性增加，越来越大。唯一合理的阻止这种趋势的办法就是随着物体的运动速度加大，物体的质量会变大的说法。在狭义相对论中：
m=m0/√[1-(V/C)²]
m0是静止质量，v是速度，c是光速，v^2=vx^2+vy^2+vz^2(v是矢量，速度的平方等于各分量的平方和）。从惯性质量与速度的关系,可见，当v≈c时，m随着v有很明显的变化。
由于光速极限的要求，动力学规律必定会有下面的性质：在一定外力作用下的物体，当它的速度越接近光速时，这个外力产生的加速度就越小。当物体速度趋于光速时，外力对它的作用不产生任何加速度。这样就可以保证，不论外力作用时间多么长，也不会把物体的速度增加到超过光速的范围。在相对论力学中，惯性质量并不是常数，而是一个决定于速度的量。速度越大，惯性质量也越大。当速度趋于光速时，惯性质量趋向无限。只有当速度近于零时，惯性质量才同牛顿力学中的相同。
质量的概念在一定情况下如微观高速时用能量来替换处理更加合理。在实验和观测中也确实如此。质量和能量在现代物理学中是密不可分的，量子场论和超弦理论探求其根源，在广义相对论中讨论质量对时空的作用，同时能量的影响也很显著。所以在现代物理学的观点下，单纯讨论质量的情况很少，而在大多数时候说质量不变也是没有意义的，精确的处理必须引入能量。不过如果在经典物理范畴，任何公式中质量都是常量。
不过话说回来，相对论并未完全证实。当前不少物理学者都对质量是随速度变化的理论持怀疑态度。