粒子能量、质量、电荷有什么本质联系?

王乾

我不清楚题主为什么会问这个问题。能量和质量联系来自于相对论的能量-动量-质量关系式,在相对论里面,能量其实一个非相对论协变的物理量,它注定是要剔除出去,而质量——现代物理学尤其是高能物理的质量仅指的是静止质量——以及电荷则作为相对论不变量,它们的背后分别存在着和两种不同的守恒性。而守恒荷之间的联系,这个就难说了。一般来说,守恒荷之间可以通过更大的对称性联系到一起。比如说能量守恒定律和动量守恒定律可以用四维时空平移对称性联系到一起。但是质量和电荷却不能

单纯地联系到一起,这件事情可以用“爱因斯坦建立引力场-电磁场统一场论最终失败这一事情”来诠释。

如果要把质量、电荷以及色荷等所有涉及到基本相互作用的物理量都放到一块,那么就有一些联系了。这就是真正的统一理论(可能不是爱因斯坦所构想的场论)。按理说,质量和电荷都可以从这种理论里面“推导出来”。我们且不说统一理论到底是什么样的,单说这种理论的特殊性。质量作为守恒荷,其实时空的一种对称性体现;而电荷作为守恒荷,却是另一种对称性的体现,二者关系不是很大,所以二者并没有什么“本质联系”。

物理学的核心其实可以归结为:对称性。对称性在很多情况下给物理学带来的机遇远远超出其他原则所带来的!因此,我相信对于题主的问题,用对称性来考虑是很好的选择。


分享到:


相關文章: