在上一篇文章《為什么物體的速度無(wú)法超過(guò)光速,？光又為什么能達(dá)到光速？》里,，我直接把相對(duì)論里運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量公式丟出來(lái)了,，以此告訴大家一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候它的質(zhì)量是會(huì)不斷增加的，而且隨著速度越來(lái)越接近光速，這個(gè)質(zhì)量會(huì)慢慢增加到無(wú)窮大,。所以不論你用多大的力,，多大的能量去給物體加速，它都只能無(wú)限逼近光速,，而無(wú)法達(dá)到光速,，更別說(shuō)超光速了。

然后,，有很多非常好學(xué)的讀者好奇這個(gè)公式是怎么推導(dǎo)出來(lái)的,。這個(gè)，怎么說(shuō)呢,，這個(gè)公式以后肯定會(huì)給大家一步一步推導(dǎo)出來(lái)的（怕錯(cuò)過(guò)的關(guān)注我的公眾號(hào)長(zhǎng)尾科技就行了~）,。大家看到我公眾號(hào)里相對(duì)論的文章列表，里面分了幾個(gè)區(qū)：理論篇,、雜談區(qū)和問(wèn)題區(qū),，相對(duì)論的這些理論公式我會(huì)在理論篇里一步一步按照步驟給大家推。因?yàn)檎麄€(gè)狹義相對(duì)論都是基于光速不變和相對(duì)性原理,，我在后面會(huì)只通過(guò)光速不變這一個(gè)條件,，慢慢把相對(duì)論里時(shí)間、長(zhǎng)度,、質(zhì)量的公式都一步步有條理的推出來(lái),，所以這個(gè)大家先不要急~

因?yàn)樯蟽善恼轮v的相對(duì)光速和光速不可超越是應(yīng)讀者的邀請(qǐng)，把這兩個(gè)問(wèn)題講清楚,，這屬于問(wèn)題區(qū)的文章，所以不在理論篇的節(jié)奏里面,。如果大家還有什么代表性的問(wèn)題,，在公眾號(hào)長(zhǎng)尾科技里問(wèn)我，我還是會(huì)偶爾在問(wèn)題區(qū)繼續(xù)寫一些相對(duì)獨(dú)立的文章,。這個(gè)大家相互諒解一下~

看似平常的質(zhì)量

在上一篇文章里,，解決光速極限的核心就是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量公式：

很多人看到這個(gè)以后開(kāi)始對(duì)質(zhì)量這個(gè)概念感到好奇，甚至是困惑,，這是一直以來(lái)我們理解的那個(gè)質(zhì)量么,？

為了讓大家更好的理解這些東西，我覺(jué)得有必要跟大家好好聊一聊質(zhì)量這個(gè)事,。

引力質(zhì)量

在初中高中物理里,，老師告訴我們質(zhì)量是物質(zhì)的一個(gè)基本屬性，它不會(huì)改變,，如果你想測(cè)一個(gè)物體的質(zhì)量,，直接把這個(gè)物體放到稱上稱一下就行了。我們從小稱自己的體重，在超市,、菜市場(chǎng)里買菜,、買肉、買糖果都是這樣稱的,。

我們?cè)賮?lái)仔細(xì)分析一下用稱稱重量的原理：為什么用稱可以稱出物體的質(zhì)量,？因?yàn)槲矬w在稱上面靜止的時(shí)候，稱受到的壓力其實(shí)等于物體的重力,，也就是物體受地球的引力,，我們把這個(gè)地球?qū)ξ矬w的引力測(cè)出來(lái)了就可以根據(jù)重力加速度去反推他的質(zhì)量。

有的人可能有點(diǎn)不服氣：憑什么說(shuō)我用稱稱的只是物體的引力,，我偏要說(shuō)稱的直接就是質(zhì)量,。那好，我們假設(shè)一下你把一個(gè)蘋果和稱都帶到月球上,，因?yàn)樵虑蛏系闹亓Υ蟾胖挥械厍蛏系牧种?，你覺(jué)這個(gè)蘋果在地球上和在月球上通過(guò)這個(gè)稱的讀數(shù)會(huì)一樣么？如果你還不信,，那么我們?cè)跇O端一點(diǎn),，我直接把這個(gè)蘋果和稱都放在太空上，放在中國(guó)的空間站天宮二號(hào)里面,，在太空里物體都懸浮起來(lái)了,，一個(gè)蘋果放在一個(gè)稱上面，你覺(jué)得稱會(huì)有讀數(shù),？稱的讀數(shù)肯定是0,，難道蘋果的質(zhì)量在太空里變成0了？

顯然不是,。質(zhì)量是物體的一個(gè)基本屬性,，怎么會(huì)說(shuō)沒(méi)就沒(méi)了呢？在太空里物體的質(zhì)量不會(huì)發(fā)生改變,，發(fā)生改變的只是物體的重力,，或者說(shuō)是地球?qū)ξ锢淼囊Α７Q在太空里沒(méi)有讀數(shù)只是因?yàn)樘绽餂](méi)有引力了,。

所以,，稱確實(shí)是通過(guò)地球引力來(lái)稱出物體的質(zhì)量的，所以我們把這種質(zhì)量叫引力質(zhì)量,。

慣性質(zhì)量

有人看到這個(gè)小標(biāo)題估計(jì)都奇怪,，慣性質(zhì)量？質(zhì)量就質(zhì)量,，上面說(shuō)了一個(gè)引力質(zhì)量,，我服了,，怎么這里還有一個(gè)慣性質(zhì)量？

我記得我們?cè)诔踔袑W(xué)習(xí)物理的時(shí)候,，老師會(huì)花很大的篇幅給我們講慣性這個(gè)概念,。有什么直觀的例子讓你去感覺(jué)慣性呢？

你坐在一輛汽車上,，汽車突然急剎車,，所有的乘客都會(huì)往前傾，搞不好還會(huì)摔跤,。這是為什么,？答：慣性！

衣服上有很多灰塵,，你想把灰塵弄下來(lái)會(huì)選擇去拍衣服,，為什么？答：慣性,！

在跳遠(yuǎn)的時(shí)候要選擇助跑,，為什么？答：還是慣性,！

為什么慣性在牛頓力學(xué)里這么重要,？因?yàn)榕ｎD運(yùn)動(dòng)三大定律里，第一定律就是慣性定律,，低二定律慣性的一個(gè)量化,，你說(shuō)重不重要？

牛頓第一定律告訴我們：任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài),，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止,。而牛頓第一定律又叫慣性定律，物體這種死活要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)的特性就叫慣性,。慣性的英文單詞是inertia,，它跟惰性是同義詞，簡(jiǎn)單的說(shuō)：就是懶,！就是，世界上所有的物體都天生不喜歡改變自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),，因?yàn)樗鼞?，沒(méi)有外力來(lái)脅迫它改變，它絕對(duì)不變（坐吃等死,，不求上進(jìn)~）,。

牛頓還告訴我們：物體慣性的大小只跟物體的質(zhì)量有關(guān)。要注意這個(gè)“只跟”,，是“只跟”不是“跟”,，就是說(shuō)質(zhì)量是衡量慣性大小的唯一度量,。

然后牛頓在大名鼎鼎的牛頓第二定律里給出了慣性的量化表示：F=ma。F是合外力,，a是物體的加速度,，加速度是什么意思？加速度就是說(shuō)物體的速度要變化了,，加速度越大物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的越快,。而這里的這個(gè)m，我們都知道是質(zhì)量的專有符號(hào),，以前學(xué)物理的時(shí)候也知道這確實(shí)就是質(zhì)量,。而這個(gè)質(zhì)量，就是我現(xiàn)在要說(shuō)的慣性質(zhì)量,。

引力質(zhì)量VS慣性質(zhì)量

明明都是質(zhì)量,，為什么還要分引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量呢？因?yàn)樗麄兇_實(shí)是完完全全不同的兩個(gè)物理量,。

我們?cè)賮?lái)想想：引力質(zhì)量是用來(lái)表征物體在一個(gè)引力場(chǎng)里受引力大小的一個(gè)物理量,，而慣性質(zhì)量是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的一個(gè)物理量。一個(gè)是引力的大小,，一個(gè)是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢,，這兩個(gè)東西除了名字里都帶有一個(gè)質(zhì)量以外，完完全全徹徹底底是兩個(gè)不同的概念,。

愛(ài)因斯坦為說(shuō)了一句非常有名的話用來(lái)區(qū)分引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量：“地球以重力吸引石頭而對(duì)其慣性質(zhì)量毫無(wú)所知,，地球的‘召喚’力與引力質(zhì)量有關(guān)，而石頭所‘回答’的運(yùn)動(dòng)則與慣性質(zhì)量有關(guān),?！?/p>

大家在高中物理分析自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候都遇到過(guò)這樣的場(chǎng)景：因?yàn)槲矬w所受的合外力為地球的引力，這個(gè)這個(gè)引力提供物體下落的加速度,，所以我們會(huì)很自然的寫下：

然后我們很優(yōu)雅的把左右兩邊的物體的質(zhì)量m給約去了,，約去了是什么意思？就是說(shuō)我認(rèn)為這兩個(gè)物理量是一樣的,，大小完全相等,，如果是矢量方向也得一樣才能約去。我們把左右兩邊的質(zhì)量m約去了,，就是說(shuō)我認(rèn)為物體左邊的慣性質(zhì)量m跟右邊的引力質(zhì)量m是完全一樣的,。

真的是一樣的嗎？有何憑據(jù),？誰(shuí)給你的勇氣,？梁靜茹也不敢吧。

愛(ài)因斯坦的考量

在牛頓力學(xué)里,，我們像上面那樣把慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量直接給約去的例子數(shù)不勝數(shù),，難道那個(gè)時(shí)代的科學(xué)大師們不知道引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量不一樣嗎,？

當(dāng)然不是，這是明顯兩個(gè)不同的概念,，但是他們測(cè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)質(zhì)量是成正比的,，成正比在物理學(xué)家眼里跟相等是等價(jià)的，他們通過(guò)調(diào)整一下單位制和一些常數(shù)就可以讓兩個(gè)城正比的量完全相等,。比如,，牛頓根據(jù)單擺周期的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，周期只與擺長(zhǎng)有關(guān),，而與擺錘的質(zhì)量和材料無(wú)關(guān),。這些結(jié)果都表明，任何物體的引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量之比都是一樣的,。

但是,，在牛頓的眼里，引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等僅僅是一個(gè)巧合,，僅僅是純數(shù)字上恰好相等罷了,。

而到了愛(ài)因斯坦那里，在經(jīng)過(guò)一系列的深思熟慮之后,，愛(ài)因斯坦認(rèn)為慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的相等絕不是巧合,，而是有更深層次的原因。于是愛(ài)因斯坦大膽的認(rèn)為慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是等價(jià)的,，這個(gè)表述就跟常見(jiàn)的等效原理的表述（局部引力場(chǎng)和加速度等效）是等效的,。而等效原理的思想是愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)廣義相對(duì)論的鑰匙和核心，這是后話~

后話

很神奇吧,，從普通的質(zhì)量概念里區(qū)分出引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量,，而這兩個(gè)質(zhì)量的內(nèi)在聯(lián)系居然成了后來(lái)開(kāi)啟廣義相對(duì)論的核心鑰匙。現(xiàn)在我想請(qǐng)大家回憶一下,，自己在剛剛接觸牛頓第二定律（里面包含慣性質(zhì)量）和萬(wàn)有引力定律（里面包含引力質(zhì)量）的時(shí)候,，是否曾經(jīng)懷疑過(guò)這兩個(gè)質(zhì)量是不同的概念，有沒(méi)有一瞬間你覺(jué)得直接把這兩個(gè)質(zhì)量給約去是不太靠譜的,，如果有,，那恭喜你，說(shuō)明你具備成為一名優(yōu)秀科學(xué)家的素質(zhì),。

當(dāng)然,，絕大多數(shù)的物理老師根本不會(huì)跟你說(shuō)牛頓第二定律里的質(zhì)量和萬(wàn)有引力定律里的質(zhì)量是不同的兩個(gè)概念，你能把它們約去僅僅是因?yàn)橐粋€(gè)巧合,。你也必須把它們約去，因?yàn)槟切┚稍O(shè)計(jì)的計(jì)算題你不這樣做就解不出來(lái),，教科書里都這樣做的那還能有錯(cuò),？