相對論淺說—質量質量在一般情況下，物體的質量不因靜止或運動而有所變化。一個人在地上站著，質量是60公斤，當他稱上運動的火車，質量還是60公斤。這在低速世界當然是事實的。可是當這個人乘上高速運動的飛船的時候，它的質量卻不是60公斤了，而是比60公斤要多。飛船的速度和光速越接近，人的質量變化就越顯著。如果飛船速度達到光速，人的質量將變成無限大。當然這是不可能達到的。這也說明，一般物體的速度不可能達到光速。

現在我們進一步來討論這一問題。

設想我們要是某一慣性物體以某一確定的速度運動，這就必須將一定的力作用于該物體。如果沒有外力，比如摩擦力，來阻滯物體的運動，我們將能按需要來加速物體運動的速度。我們發現，用一定大小的力加速不同物體的運動，使其達到所需要的運動速度，就必須用不同的時間。

為了排除摩擦力，我們設想，在宇宙空間由兩個同樣大的球體，一個用鉛做成，另一個用木做成?，F在用同樣的力作用于這兩個球體，直到將它們的運動速度增加達到每小時10公里。

顯然，將一定的力作用于鉛球的時間，比作用于木球的時間要長些。鉛球的質量比木球的質量大。在恒力作用下，速度的加大是與時間成正比的。所以質量與加快一個慣性物體運動速度所需時間有關。這就是說，質—量同時兼有一定的比例，其比例系數有所加的力而定。

質量的增值

質量是一切物體的重要的屬性。我們習慣于永恒不變的物體質量，即物體的質量不因物體運動速度的不同而不同。這同我們下面的結論是一致的：在一種恒力的持續作用下，速度的增加與力作用于物體的時間長短成正比。

這一結論是基于速度相加定理之上的。但是我們在前面已經正式，速度相加定理不能在一切情況下都適用。

比如說，我們用兩秒的時間，對一個物體施加一定的力之后，將獲得多大的速度呢？我們通常使用普通的速度相加規則球物體的末速度，即把第一秒末的速度與物體在第二秒獲得的速度相加，以求得第二秒末的速度。

我們可以這樣繼續不斷的加下去，一直到使物體運動的速度接近光速。在這種情況下，速度相加這一陳舊的定理就不再適用了。根據相對論的觀點，速度相加定理在這種情況下就無能為力了。如果繼續運用這一陳舊定理，我們得到的速度就要比預想的速度小。這就是說，在高速運動中，速度的加大不再同對物體加力的時間長短成正比。換句話說，雖然以同樣的時間將一定的力作用于物體，但是物體運動速度的加大率，要比在低速運動中小。出現這種情況是很自然的，因為宇宙間存在一個最高速度。如果將恒力作用于一個物體，當這個物體的運動速度在逐漸接近光速的過程中，它的運動速度加大的比例就會越來越小。因為物體運動的速度永遠也不能超過速度的最高極限，即光速。只要物體運動速度與物體外加力的時間是成正比例的增加，我們就可以認為，質量與物體運動速度是無關的。但是，一旦物體運動速度接近光速，時間與速度的增加就失去了比例，于是質量就變得與速度息息相關了。由于時間可以無限加長，而速度卻不能超越最高極限。由此我們發現，質量隨速度的增加而增加，而且當物體運動速度達到光速時，質量就成為無限大。

計算結果表明：運動物體的質量隨其長度的縮減而增加。這樣，一列愛因斯坦火車在以每秒24萬公里的速度運行時，其質量要比它在靜止時大10/6倍。

很顯然，與光速相比，我們日常接觸的一般速度就顯得微不足道了。所以在低速世界里，我們可以不考慮質量在運動中的變化，也不必考慮物體運動速度與其體積之間的關系。同樣，也不必考慮兩個事件發生之間的時間間隔同事件觀察者的運動速度之間的關系。

質量與速度之間的關系，是根據相對論的理論推導二處。要觀察和檢驗這兩個之間的關系，我們可以進行對電子的快速運動情況的觀察實驗。

利用現代實驗設備，是電子以接近光速的速度運動已是相當普通的事。在加速其中，能將電子運動速度加大到僅僅比光速低美秒30公里。

實驗結果表明，現代物理學完全能夠將處于高速運動中電子的質量同靜止電子的質量加以比較。實驗也充分表明，質量與物體運動速度息息相關。這也是相對論闡明的客觀規律。

物體質量的增值與作用與物體的理由密切的關系，而且有一定的比例關系。一切作用與物體的力，以及任何物體能量的增值，都會使物體質量增加。這就是當物體被加熱時，其質量就比為加熱時大的原因。這也就是當彈簧被壓縮時，其質量就增加的原因。但是質量變化同能量變化之間的比例系數是微乎其微的。例如：要使一個物體的質量增加一克，就必須對該物體施加2500萬千瓦小時的能量。

這就是在一般物體情況下，物體質量的變化是非常微小的原因，即使是運用最精密的儀器，也無法測量出來。如果將一噸水從零度加熱到沸點，其質量大約會增大一百萬分之五克。

在現代物理學中，我們也觀察到質量的變化起著非常顯著作用的現象。

例如，當原子核相互碰撞后產生新的原子核的現象。又如，當一個鋰原子與一個氫原子相互碰撞，產生兩個氦原子。再者一過程中，氦原子的重量比原物質的質量減少四百分之一。

前面已經提到，將一個物體的質量增加一克，必須對該物體施加2500萬千瓦小時的能量。因此，將一克鋰和氫轉變成氦需要的能量就比上面這個數字小400倍，即62500千瓦小時。

結束語

相對論揭示了我們周圍世界大量令人驚異的現象，而且精確而令人信服的大量實驗，使我們必須承認相對論的正確性。相對論揭示地大量現象，如果是粗略的觀察，往往會被忽視或者不易理解。

相對論對人類通過實踐經驗積累起來的基本觀念，帶來了極其深遠和根本的變化。

那么，這是不是說，由于相對論的出現，以前長期發展起來的物理學理論，就像一直舊鞋一樣而被拋棄呢？如果是這樣的話，那么，就沒有必要從事科學研究了。新的理論必將不斷出現，而且不斷改變舊的理論和舊的觀念。

設想，如果一位乘上一般火車的旅客，一上車就開始矯正他的時間，因為根據相對論的理論，他的手表將比車站的時鐘慢。這時，大家都會把他的做法當成笑柄。

發動機設計家門是根據經典物理學的原理設計發動機，而且他們將繼續這樣做下去。因為，如果他們根據相對論來改進發動機的設計，那么這種改進的效果，就想把一個微生物放到發動機的飛輪上一樣，絲毫改變不了發動機的性能。但是，研究高速運動的電子物理學家，卻必須時刻記住運動速度同質量變化的關系。

相對論決不排斥和否定經典物理學建立起來的觀念和理論，而是大大擴展了經典物理學的領域。另一方面，相對論也規定了經典物理學理論和它建立起來的觀念適用的范圍，從而避免了導致錯誤的危險。相對論誕生以前，物理學家所發現的自然規律根本沒有、也不可能被廢棄，相對論只是明確地規定和限制了這些規律與用的范圍。

相對論物理學對經典物理學的校正，同高級大地測量學對基礎大地測量學的校正大體相同。前者認為地球是圓的，而后者則忽視了這一點。高級大地測量學是從垂直的相對性出發。相對論物理學注意物體體積以及兩個事件時間間隔的相對性，而經典物理學不研究相對性這一概念。

同高極大地測量學是在基礎大地測量學的基礎之上發展起來的一樣，相對論物理學是在經典物理學的基礎上建立和發展起來的。如果我們假定地球半徑是無限的，那么我們就能夠從運用球面幾何學的基本原理，轉而運用平面幾何學的基本原理來測量地球表面的面積。這樣，地球就不再是一個球體，而是一片無限大的平面，那么垂直也成為絕對到了，三角形三個內角的和也恰恰等于兩個直角三角形。

如果我們假定光速是無限的，也就是說，光的傳播速度是瞬時的，那么在相對論物理學中，也就會出現同樣的變化。

的確，如果光的傳播是瞬時的，那么同時性這一概念就成為絕對的了，事件發生的間隔和物體的體積也就成為絕對的，而不必考