惯性质量和引力质量之间的关系是什么,这和负质量的考虑有什么关系?

时间:2020-10-18 09:22:00   作者:
惯性质量是物体抵抗力的能力。它的质量越高,产生给定加速度所需的力就越大。

被动引力质量决定了作用在重力场中的物体上的力。一个物体的被动引力质量越高,在一个给定的引力场中作用于它的引力就越大。因此,被动引力质量就像电荷:它是一个物体的“引力电荷”。

一般来说,当一个物体被一个场加速时,它的加速度将与它的电荷质量比成正比。例如,带电粒子在电磁场中的加速度与q/m成正比,其中q是物体的电荷,m是物体的质量。

从伽利略开始,我们就知道引力的质量比对所有的物体都是一样的。这就是弱等价原理。由于这个比例对所有物体都是相同的,所以用相同的单位来测量惯性质量和被动引力质量是有意义的。在这种情况下,电荷质量比总是1。让事情变得整洁和简单。

另一方面,质量也是引力的来源。这是主动引力质量。牛顿第三定律(作用力-反作用)清楚地表明,所有物体的主动和被动引力质量之比也必须是相同的。同样,通过选择使用相同的单位来测量它们,我们可以使这个比率正好为1。

所以这意味着质量就是质量就是质量:不管它扮演什么角色(惯性,对重力的反应,引起重力),它的质量都是一样的。

爱因斯坦在他1905年的奇迹之年发表的第四篇论文证明了另一件事:物体的惯性质量与它的能量含量成正比。(这是著名的[数学]E=mc^2[/数学]业务。)所以质量就是能量,反之亦然。两者是等价的。

所以负质量意味着负能量。在经典物理学中,这并不一定是个问题,但在量子场论中,却是个问题。如果存在负质量的粒子,真空空间可以衰变成总质量-能量为负的反粒子-粒子对。换句话说,真空本身变得不稳定,因为它有更多的能量(零大于一个负数),比一些可以自发形成的粒子。

这就是电弱对称性破缺背后的机制,它通过希格斯机制赋予其他粒子质量。但有一个关键的区别。希格斯场只能有这么多的负能量;一旦达到那个水平,一个新的、稳定的真空就形成了(这就是我们生活的宇宙)。相反,简单地给一个粒子负质量意味着没有负极限,因为无论产生多少负能量粒子,总是有更多的空间;因此,这种不稳定性是永久的,具有永无休止的、失控的真空衰变。由于这个原因,既然我们生活在一个明显稳定的宇宙中,我们有理由相信负质能不存在。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。