能量與動量
相對論動量
動量衡量一個物體攜帶了多少「運動」——粗略地說,就是它有多難被停下來。在牛頓的世界裡,它只是質量乘以速度,p = m v。相對論保留了這個想法,但透過引入勞侖茲因子在高速下加以修正,於是真正的公式是 p = gamma m v,其中 gamma = 1/sqrt(1 - v^2/c^2)。
在日常速度下,gamma 幾乎正好等於 1,所以相對論公式與課本裡的公式吻合到許多位小數。但當物體的速度向光速攀升時,gamma 會無止境地飆升,動量也隨之飆升。同樣大小的推力,能輕鬆加速一個慢速物體,卻幾乎無法撼動一個已經接近光速運動的物體。
這種失控的增長,正是任何有質量的物體永遠無法達到光速的深層原因。要達到光速,你得給它無窮大的動量,而這需要無窮大的能量——任何有限的推力都無法提供。可以想像去加速一輛車,它越接近某面永遠碰不到的牆,就越難被推動一點點。
p = γ m v, γ = 1/√(1 − v²/c²)
動量比速度增長得更快,當 v 趨近 c 時發散到無窮。
在碰撞中真正守恆的是相對論動量;牛頓的 m·v 只是在低速下成立的近似。
又稱
另見