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为什么质量随速度变化而电荷不随速度变化 在物理学中，质量可以随速度而变化，但是，电荷却不随速度变化，这个是为什么呢？ 统一场论（搜张祥前新浪博客可以看到）可以解释这个问题，统一场论认为，任何一个物质点周围空间相对于我们观测者时时刻刻都在运动，物体具有质量、带有电荷就是由于物体周围空间的运动形成的。我们知道物体周围的重力场是物体的质量引起的，物体周围的电场是物体带的电荷引起的。 我们习惯了描述物体在空间中的运动，对于空间本身的运动我们如何去定性、定量的描述？ 一条直线我们可以看则是由无数个点构成，同样道理，我们也可以把三维空间看则是由无数个点构成，称这些点为几何点。通过描述几何点的运动，就可以描述空间的运动。 在统一场论中，质量、重力场的严格定义为： 一个物质点O相对于我们观测者静止，周围空间中任意一个几何点P以光速C在运动，从O点指向P点的矢径为r 。让点O处于直角坐标系xyz的原点，矢径r是xyz的函数，随xyz的变化而变，记为r = r（x,y,z,）。 在某一个观测者看来，物质点O具有质量m是指周围有N条矢径r，呈辐射状均匀分布，在O点周围一块小面积ds上有dn条矢径r垂直穿过去。 令A = dn/ds km =∮A ds = N 以上k是比例常数，∮为包围O点封闭曲面积分，A就是重力场。 以上也可以用散度概念表示，设O点的质量m和包围O点的曲面S内体积V的之比为L,则式km =∮A ds = N可以用
表示，式中G是万有引力常数。上式表示在体积V内包围了N条几何点的矢量位移r，数目N的多少反映了质点O的质量大小。 我们设想体积V有许多个小正方体构成，当O点相对于我们观测者以速度v匀速直线运动时候，这些小正方体每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²），许多个小正方体累加起来，总的也要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²）。 由于数目N按理不会随速度v变化，所以，质量m相应的会增大一个相对论因子√（1-v²/C²），这样我们从质量的几何本质出发，解释了相对论中的质速关系。 相对论中导出的质速关系比较麻烦，相对论认为物体运动速度在不同参考系合成时候，相比较伽利略变换的速度合成要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²），为了使动量守恒在不同的参考系都成立，质量就必须要增加一个相对论因子√（1-v²/C²）。 在统一场论中，电荷、电场的严格定义为： 一个物质点Q相对于我们观测者静止，周围空间中任意一个几何点P'以光速度C在运动，从Q点指向P'点的矢径为r' 。让点Q处于直角坐标系xyz的原点，矢径r'是xyz和时间t的函数， 随xyz和t的变化而变化，记为r' = r'（x,y,z,t）。 将r'对时间t求导，结果可以用光速度C表示，统一场论认为光速度是矢量，可以变化，光速率是标量，不变的，二者有区别的。 在某一个观测者看来，物质点Q具有正电荷q是指周围有N条几何点的光速度矢量C呈辐射状均匀分布，在Q点周围一块小面积ds上有dn条矢量C垂直穿过去。 令E = dn/ds K'q =∮E ds = N 以上k'是比例常数，∮为包围Q点封闭曲面积分，E就是正电场。 在某一个观测者看来，物质点Q具有负电荷-q是指周围有N条矢量-C'，呈辐射状均匀分布，在Q点周围一块小面积ds上有dn条矢量 -C'，方向从无限远处垂直的穿进来，指向Q点。 令-E = dn/ds -q k' =∮E ds = N 以上k'是比例常数，∮为包围Q点封闭曲面积分，-E就是负电场。 以上也可以用散度概念表示，设Q电荷的电量q和包围Q电荷的包围面S内的体积V的之比为L',则式K'q =∮E ds = N可以用
表示，式中ε。为真空中介电常数。上式表示在体积V内包围了N条几何点的光速矢量，数目N的多少反映了电荷Q电量的大小。 我们设想体积V有许多小正方体构成，当O点相对于我们观测者以速度v匀速直线运动时候，这些小正方体每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²），许多个小正方体累加起来，总的也要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²）。 由于数目N按理不会随速度v变化，包围电场中的矢量光速度C = dr'/dt中的dt可以看成很小的两个时刻的差，是一段时间,按照相对论的看法也要膨胀一个相对论因子√（1-v²/C²），结果是电量q不会随速度v而变化。这样我们从电荷的几何本质出发，解释了电荷的相对论性不变。 知道了质量和电荷的本质，就可以很容易知道电场和重力场满足的一种基本关系：随时间变化的重力场产生电场。数学公式表示为：
作者 张祥前 邮箱zzqq2100@163.com |