“质量不会随速度增大而增大”的详解

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黑科技1718
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有许多物理学家说:“当物体的速度增大时,质量也会增大。” 有数据说:“ 当物体的速度达到0.8倍光速时,物体的质量将会增大到原来的1.7倍。” 并且给出了计算公式。

我想问“物体的质量随速度的增大而增大”的原理是什么? 凭什么说物体的速度接近光速时,它都质量就增大了? 有人在某个物体速度接近光速时测过它的质量吗?

有一些知识丰富的物理学家会回答“根据是1901年德国物理学家W·考夫曼 做的电子加速运动实验。W·考夫曼从镭辐射测β射线在电场和磁场中的偏转,发现电子的速度增大到接近光速时,它的质量急剧增加。”

其实W·考夫曼只是通过实验测出:当电子的速度接近光速时,电子的荷质比增加了。W·考夫曼判断:电子的电量是不变的,唯一的可能性是电子的质量增加了。

100多年来,没有人怀疑过W·考夫曼的判断,甚至爱因斯坦发明了一个计算公式M'=M/[(1-V^2/C^2)^(1/2)] (M为静止质量,M'为速度增加后的质量)支撑W·考夫曼的观点。

其实在这个问题上,W·考夫曼和爱因斯坦都错了。

当电子接近光速时,在计算中发现物体的荷质比是变小了。但是变小的原因和电子的电量、质量都没有关系,电子的电量和质量都没有改变,是计算荷质比的过程出现了问题。

W·考夫曼的实验过程如下:

先让电子在电场中加速,获取一个动能,然后进入一个与电场垂直的磁场,在洛伦兹力作用下做圆周运动。通过测圆周的直径,得出荷质比。

按照以上的实验过程是可以计算出荷质比的。

也可以利用实验的第一步直接计算出荷质比。

计算过程如下:

Uq =(1/2) ·m·v^2

q/m=(1/2 )·v^2 /U

知道了电场两边的电压,再测出了 电子的速度,就可以计算出荷质比。

但是这个公式是有问题的。

当第一次在电场两端加上电压,电压和电子电量的乘积等于电子的动能。

但是当把这个电压增大n倍,比如增大9倍时,电子的动能并不会跟着增大9倍,实际是增大的倍数比9倍小。

可以说电子受到的电压和电子电量的乘积并不和电子的动能成正比。

因为:

当电压增大的时候,发射出的电子的速度肯定会增加。

电压增大到原来的9倍,按照理论,电子的动能应增到原来的9倍,即速度的平方应增到原来的9倍,速度应增到原来的3倍。

事实上,电子的速度增加不到原来的3倍。因为电子的速度越大,与光速的差就越小,(电子的运动是靠正极与负极之间光子的运动来推动的),这样电子受到的推力就越来越小。当电子的运动速度达到光速,并与光子运动的方向一致,则此时电子不受力。

就像一架飞机与飞机后的子弹,方向、速度均保持一致的话,子弹是打不到飞机上的。

所以对于公式: q/m=(1/2 )·v^2 /U

当电压增大3倍,动能(1/2 )·v^2 的值可能只增大为原来的2.8倍;当电压再继续增大3倍时,动能(1/2 )·v^2 的值可能只增大2.5倍;当电压再继续增大3倍时,动能(1/2 )·v^2 的值可能只增大1.8倍 。即动能增大的倍数越来越小。

打个比喻:

一架以光速运动的飞机,紧贴在飞机的前方有一块飞行的石头。

起初,石头自身的速度是0.5倍光速,飞机会对石头产生推力。

如果紧贴在飞机的前方的石头的初始速度是0.8倍的光速,飞机对石头的推力就会减小。

如果紧贴在飞机的前方的石头的初始速度达到光速,那么飞机将不会对石头产生推力。

也就是说,随着石头速度的增大,它受到的推力将越来越小。

所以,随着电场两端电压的持续增大, (1/2 )·v^2 /U 的比值越来越小,

q/m=(1/2 )·v^2 /U ,

荷质比 q/m 也越来越小。

总之,电子的电量和质量都是守恒的。

推而广之,任何物体的质量都是守恒的,无论这个物体的速度有多大。

其实,爱因斯坦关于物体静止质量、运动质量的说法,漏洞非常明显。 因为运动与静止都是相对的,没有绝对的运动,也没有绝对的静止。

地面上的一块石头,一缕阳光洒在石头上,石头相对于地面,速度是0 ,石头相对于阳光,速度是光速。 所以你无法确定石头的速度到底是多少,爱因斯坦也不能。

一架时速800千米的飞机撞到一只飞的很慢的鸟后,机身会被撞出大洞,受损会很严重。因为以飞机为参照物,鸟的速度就达到了800千米每小时。

如果一只鸟撞击停在停机坪上的飞机,飞机的外壳最多掉点漆。

所以相对速度是有实际意义的。

不要认为地球上的物体永远达不到光速,要明天,当阳光照射到每个人的身体时,以阳光为参照物,每个人的身体都在以光速与阳光摩擦。

当用放大镜聚焦阳光,把阳光聚焦到一张纸上,过一会,纸张被点着了。如阳光聚焦到纸张上的A点,以阳光为参照物,A点的纸张上的分子也在以光速运动,与阳光中的光子进行撞击。所以A点处的纸张才能被点燃。

“教科书上计算荷质比的公式推导过程漏洞非常巨大”

继续探讨。

W·考夫曼的实验过程如下:

先让电子在电场中加速,获取一个动能,然后进入一个与电场垂直的磁场,在洛伦兹力作用下做圆周运动。通过测圆周的直径,得出荷质比。

许多人都是利用这个原理计算荷质比的值的。或许 W·考夫曼 也是这样计算荷质比的值的。

但是这样计算并不合理。

先看推导过程:

“ 电压与电量的乘积等于电子获得的动能

Uq =(1/2) ·m·v^2 ①

电子将做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,

qvB = m·v^2/r ②

将①代入②式

qvB = m·v^2/r = 2Ek/r = 2Uq/r

所以 v =2U/Br ③

将③代入①得

Uq = 1/2 ·m·(2U/Br)^2

q = 2 ·m·U /(Br)^2

q/m = 2 · U /(B^2·r^2 ) ”

①式不合理,上面已经分析过了。

接着:“电子将做圆周运动,洛伦兹力提供向心力。 qvB = m·v^2/r ② ”

分析:放入磁场中的单个电子,无论它的速度是多大,都会受到洛伦兹力而做圆周运动 。

放入磁场中的单个电子,速度越大,受到的磁感应强度越小。

当把一个静止的电子放入磁场中,在洛伦兹力的作用下,电子会开始做圆周运动,做圆周运动后的速度是v。这时洛伦兹力提供向心力,qvB = m·v^2/r ,成立。

但是一个有速度的电子,它在进入磁场的一瞬间就已经拥有了很高的动能,它进入磁场后的速度都是洛伦兹力提供的吗? 并不是。

所以一个有着很高速度的电子进入磁场时,

qvB = m·v^2/r ,不成立。

并且它不会做圆周运动,它会做抛物线运动

如果非要测r的值,r会变大。

接着分析:既然 qvB = m·v^2/r ② 不成立,那把由它推导出的 v =2U/Br ③ 代入①式得到的 q/m = 2 · U /(B^2·r^2 ) 也不成立。

上面说了,如果非要测r的值,r会变大,那么,r^2 的值也会变大,q/m的值就变小了。

事实上这样的推导过程是不成立的。
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