從本質上說,慣性質量和引力質量有區別,在廣義相對論中,愛因斯坦把「慣性質量=引力質量」作為等效原理,建立了廣義相對論。
如果我們不加深思,可能會理所當然地認為「慣性質量」和「引力質量」是一樣的,如果我們更深入地了解這兩個物理量,就會發現這當中暗藏著更深刻的機制。
慣性質量描述的是物體慣性大小的量,體現在物體加速或者減速時對外力的抵抗能力;而引力質量,描述的是物體產生引力場的能力,或者與其他引力場相互作用的能力。
我們稍作思考,就會發現慣性質量和引力質量,完全是兩個物理概念,出現在兩個物理學定律當中(牛二定律和萬有引力定律),兩者之間除了單位一樣外,並無其他聯繫。
但是現在我們知道,引力質量和慣性質量在人類接觸的實驗範圍內,是嚴格成正比關係的,而且正比係數是「1」,相關實驗的精度已經達到了10^-12數量級。
在十九世紀,奧地利物理學家馬赫,就嚴厲地批判了牛頓的絕對運動觀念,馬赫認為事物的一切運動、加速度都是相對的,認為絕對空間並不存在,提出物體表現出來的慣性,是宇宙中其他所有物體作用的結果,這一觀念被愛因斯坦稱之為「馬赫原理」。
馬赫原理深刻地影響了愛因斯坦,並被利用在了愛因斯坦的廣義相對論中,提出了廣義相對論的等效原理「慣性質量和引力質量相等」,等效原理是廣義相對論的兩個基本假設之一(另外一個是廣義相對性原理)。
所以,廣義相對論本質上,也沒有解釋慣性質量和引力質量相等的根本原因,但是從廣義相對論的推論來看,慣性質量和引力質量肯定有著更深刻的聯繫。
在相對論中,質量和能量是統一的,而能量才是根本屬性,質量只是能量的一種表現;物體加速需要能量,那麼質量必然會增加,而且加速後的物體,所在參考系的空間尺度會發生變化(相對論尺縮效應),在引力場中,引力質量也會導致空間的彎曲。
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