今天踢球时总觉得不对劲,感觉球是偏心的。这个当然有可能是由于做工的问题,不过由此引发我想到另外一个问题,就是关于相对论情形下的质量分布问题。
这个要从最早的质点这一概念出发。牛顿力学里经常把研究对象简化成质点,这个假设的前提就不赘述了。但是事实是不可能有真正的质点,只是我们用质点的概念处理问题可以达到我们的目的。到了量子力学里,我们依然有质点这个概念,其实这里已经值得推敲了,因为量子力学本来就是微观世界里的东西,而“微观的质点”似乎有点奇怪。比如我们解电子波函数时用的那个质量,能说清楚是什么么?首先电子就不是一个球,那更不能作为点了。我相信现在关于微观粒子质量还有很多未解之谜。而在相对论情形下,不考虑量子效应,质点这一假设似乎就根本不合法了。因为谁都知道,在两个相互运动的参考系中分别测量相对其中一参考系静止的尺子的长度会得到不同的结果。从而,它的质量分布就会变化。这是空间尺度的相对性引起的,跟不用说还有动质量的问题(貌似线密度不会变化,因为都差一个γ,如果没记错的话)。考虑一个极限情况,我们在一个飞快的火车内看到站台上的物体是被“撕裂”的。所以,用质点根本就无法在相对论情形下研究问题。那么,在各个公式中出现的质量——无论是动质量还是静质量——该如何理解?仅仅一个以千克为单位的物理量还能够充分描述一个物体的“质量”么?另外,当物体被“撕裂”后我们能否观察到内部的细节?在这样的参考系下原子如何运动?这应该都是相对论量子力学已经解决了的问题,但是依然对质量这一关键问题没有阐述。最近中科院理论物理所那位辞职教授的辞职信中提到他曾经考虑过静止质量算符的问题。其实质量算符的问题我去年上完李俊的第一节课后就提出来了,当时就当做一个异想天开的料聊了一会儿。在这里,我又想起这个事情。如果我们测到的质量只是一个算符的本征值,那么最常见到的应该是这个算符在宏观极限下的形式。而它真正的面目必须在微观相对论情形下才可以揭开。考虑到反物质的问题,研究这个算符应该从它平方后的结果出发。而且,这个算符里必须有空间和时间的组分。所以称之为质量时空分布算符应当更为合理一些。至于这个算符还应有哪些性质,由于本人对现代宇宙学不甚了解,所以暂时提不出来。还有一个应该不算新的想法,质量是否是一个新的维度?这些问题就等着有兴趣且有能力的人去解答吧!