能量—动量关系

能量—动量关系 E^2 = (p c)^2 + (m c^2)^2 是相对论力学的主方程。它把三个量——总能量 E、动量 p 和不变质量 m——绑成一条在每个惯性系中都成立的简洁陈述。可以想象一个直角三角形：能量是斜边，而动量项和质量项是合成它的两条直角边。

这条方程优雅地包含了那些著名的特例。对于一个静止的物体，动量 p 为零，三角形被压扁，E^2 = (m c^2)^2 重新给出 E = m c^2，即静能。对于像光这样无质量的东西，则是质量项消失，留下 E = p c，这正是光子能量与其动量的关系。一般的运动物体则处于两者之间的某处。

由于它建立在不变质量之上，这条关系让你能从其余的量算出某个量，而完全不必选择参考系，这使它成为粒子物理的主力工具。从一次碰撞中飞出的碎片所测得的能量与动量，物理学家就能读出产生它们的粒子的质量，把这条方程变成发现的利器。