我們現在仍然有很多人在反對相對論，有人居然認為相對論除了質能方程是正確的，其他結論是錯誤的。

其實，在狹義相對論中，由時空相對性加光速不變可以匯出相對論時間膨脹、長度縮短，再匯出相對論速度疊加公式。

利用相對論速度疊加公式再加上動量守恆定律，可以匯出相對論質速關係。

利用相對論質速關係再加上經典動能公式，可以匯出相對論的質能方程E= mc。

所以，相對論的質能方程和相對論的光速不變、時間膨脹、長度縮短、質量隨速度增加是捆綁在一起的，一旦相對論質能方程是正確的，別的也應該是正確的。

從外星人的科學理論來看，相對論是基本正確的，相對論質能方程也是基本正確的，但也有一些缺陷【後面我們要講到的】。

從他們提供的理論來看，相對論質能方程和質量的本質、物理定義是捆綁在一起的，你一旦知道了質量的本質，就可以明白質能方程E= mc是怎麼一回事情。

那麼，我們能不能從質量的物理定義出發，嚴格的推匯出相對論的質能方程？

下面我們來嘗試一下。

他們給出了質量的本質是：

宇宙中任何一個物體，相對於我們觀察者靜止，周圍空間總是以物體為中心、以光速向四周發散運動，質量就是物體周圍這些光速運動空間位移的條數。

相對論的能量方程E = mc- m’c認為，一個質量m以速度V【數量為v】的物體具有總能量為mc。

這個物體即使在相對於我們觀察者靜止的情況下【靜止質量為m’】，仍然具有靜止能量m’c。

按照以上質量的本質看法，靜止能量m’c和質量都應該是同一個起源----物體靜止時候周圍空間以光速向四周發散運動。

靜止能量m’c和質量都是描述了物體周圍空間的光速發散運動程度，不同的只是描述的方式不一樣。

要把質量的本質說清楚，首先給出一個基本原理：

宇宙是由物體和空間組成，不存在第三種與之並存的東西，其餘【包括時間、場、能量、動量、力，光速、質量、電荷·····】都是我們觀察者對物體運動和空間本身運動的描述出來的。

基本假設：

宇宙任何一個物體，相對於我們觀察者靜止的時候，周圍空間都以向量光速C向四周發散運動。

質量、引力場、相對論靜止能量都反映了物體周圍空間的運動程度，或者說反映了物體對周圍空間的影響程度。

反過來，我們就可以用物體周圍空間運動程度來定義這個物體的質量和引力場，最後，應該可以從質量和引力場定義方程中推匯出相對論質能方程。

質量和引力場還與時間有關，他們給時間下的物理定義是：

宇宙中任何物體【包括我們觀察者的身體】周圍空間都以光速向四周發散運動，空間這種運動給我們觀察者的感覺就是時間。

時間的物理定義提到了空間本身在運動。那我們怎麼去描述空間

本身的運動？

我們把空間分割成許多小塊，每一個小塊叫幾何點，透過描述幾何點，就可以描述空間本身的運動。

藉助於幾何點概念，我們可以給出時間的物理定義方程【又叫時空同一化方程】。

時間與我們觀察者周圍一個幾何點p以光速度C【C是向量光速，向量光速方向可以變化，模是c， c不變】運動走過的空間位移R成正比，因此有下式：

R(t)= Ct = x i+ y j + z k

將上式對時間t求導數，有微分式：

C = dR/dt = (dx/dt) i+ (dy/dt) j +(dz/dt)k

一個物體的質量m和引力場A取決物體周圍空間位移R=Ct的條數。

藉助幾何點的概念和時空同一化方程，我們可以給出引力場、質量的定義方程：

設想有一個質點o相對於我們觀測者靜止，並處於直角座標系xyzo的原點上，o點周圍空間中任意一個空間幾何點p，在零時刻以光速度C從o點出發，沿某一個方向運動，經歷了時間t，在t"時刻到達p所在的位置，由o點指向p點的矢徑為：

R = C t = x i+ y j + zk

R是空間位置x，y，z的函式，隨x，y，z的變化而變化，記為：

R = R（x,y,z）。

我們以 R = Ct中R的長度r為半徑作高斯球面s = 4πr【內接球體體積為4πr/3】包圍質點o。

o點周圍的引力場A表示o點周圍在體積4πr/3內有n條几何點的位移向量R = Ct，

A = k g n R /（4πr/3） （1）

k為比例常數。g為萬有引力常數。

而質點o的質量m就表示在高斯球面s = 4πr【內接球體體積為4πr/3】內，包含幾何點向量位移R =Ct的條數n和立體角度4π的比值。

m = 3 k n /4π （2）

質點o相對於我們觀察者靜止的時候，周圍空間的運動量可以表示為m C’【這裡的C’和o點運動的時候的C是不一樣的】,可以認為m C’為o點的靜止動量，因為o點雖然靜止，但是周圍空間在以向量光速C’在運動。

當o點相對於我們以速度V勻速直線運動的時候，由於光速的相對論不變性，o點周圍空間幾何點相對於o點的運動速度【在我們觀察者看來】可以表示為向量(C-V),和V合成後【(C-V)+V= C】的仍然是光速C，相應的o點的運動量應該為：

P = m(C-V)

這個是比相對論、牛頓動量公式更普遍的動量公式，注意，P 、C、V是向量，

從上式可以看出，相對論、牛頓力學的動量公式P = m V是這個動量公式P = m（C-V）中的一個分量。

我們應該合理的認識到，一個物體的靜止動量m’C’【為了區別，用m’表示靜止質量,C’表示靜止時候周圍空間的運動光速】和運動時候動量m（C- V）的數量應該是相等的，不同的只是方向。

|m’C’ | = | m（C- V） |

由於在相對論中，V只能引起V垂直方向的光速的變化，使V垂直方向的光速變成√（c- v ），所以C- V的數量為√（c- v ），這樣：

向量光速度C【數量為c】和光源速度V【數量為v】以及它們之間的夾角a滿足以下函式關係：

cos a= v /c

由上式可以匯出sin a = √（1 - v / c ），這個實際上是相對論因子產生的原因。

因此得出：

(m’c) = mc- mv

m’ = m√（1- v/c）

上式就是相對論中質速關係。

以上的統一場論動量公式P = m(C-V)為向量形式 ,其標量形式為：

p = m’c = mc√(1- v/c)

對上式方程兩邊乘以光速率c，就是他們的能量方程：

e = m’c = mc√(1- v/c)

m’c為o點的靜止能量，這個和相對論的看法一致，mc√(1- v/c)為o點以速度V【數量為v】運動的時候的能量，這個和相對論的看法稍稍不同。

相對論認為o點以速度V運動的時候能量為mc，這樣相對論認為o點靜止時候的能量m’c和以速度V運動的時候能量mc是不一樣的。

而他們認為，o點以速度V運動的時候能量為mc√(1- v/c)和靜止能量m’c是相等的。

他們這種看法強調了質點能量的量必須相對於一個確定的觀察者才有意義。

設想一個質量為m的火車，相對於我們地面的觀測者以勻速度V【V的數量為v】直線運動，地面的觀測者認為這個火車有動能 mv/2 ，而火車上的觀測者認為火車的速度為零，因而動能為零。

所以講，我們地球上的物理學認為動能相對於不同的參考系是不守恆的，一個物體具有的動能在不同的觀測者看來是不一樣的。

他們認為一個物體具有能量在相互運動的觀測者看來數量是一樣的，能量對於不同的參考系仍然是守恆的。不同的觀察者看到的只是質點運動形式有所不同，而質點總的能量是不變的。

一個物體具有的能量的總量不會因為觀察者的改變而改變，這個也是能量守恆的另一種表達。

m’c是相對於o點靜止的觀察者測量出來的，

mc√(1-v/c)相對於o點以速度V運動的觀察者測量出來的。而無論那一個觀察者都不會測量出o點具有能量mc。

他們強調了不同的觀測者，看到了能量有不同的表現形式，而總的能量的數量與觀測者無關，這種觀點應該比相對論的觀點要合理一些。

他們能量方程和經典力學的動能公式有什麼關係呢？

經典力學認為，一個質量為m的質點o點相對於我們觀測者以速度V【數量為v】運動時候，在我們觀測者看來，具有動能

Ek =1/2 mv。

將他們的能量方程

e = mc√(1- v/c)

中√(1- v/c)用級數展開為1- v/2c－·····

略去後面的高次項，

e ≈ mc- mv/2

由e= m’c可知m’c≈ mc- mv/2，

mc- m’c≈ mv/2，

這個表明經典動能是物體以速度v運動的時候引起靜止能量發生變化的變化量，上式可以看到這種變化只是質量部分在變化，這種看法和相對論是一樣的。

對於光子，他們認為光子動量為P = mC,光子能量為e = mc

而他們的動量方程和能量方程很容易解釋光子的動量和能量。

在他們的動量方程P = m(C－V)中，當光子靜止質量為零，其靜止動量也是為零，光子運動動量mV = mC,這個表示光子運動速度達到了光速，。

他們的能量方程e = mc√(1- v/c)用級數展開為：

e = m’c = mc（1- v/2c－·····）

當光子的靜止質量為零，靜止能量也是為零。

光子運動能量mc= v/2c+·····），這個表示光子動能為mc，光子只有運動能量了，沒有靜止能量。

一個相對於我們觀測者靜止的質點質量為m’， 相對論認為有一個靜止能量E = m’ c，現在我們明白了其意思，是指這個質點周圍有n條几何點的光速的平方，n的大小取決質量m’。

他們給出能量的定義：

能量是質點相對於我們觀察者在空間中運動的運動量【動能】或者質點周圍空間本身的運動的運動量【相對論靜止能量】。

空間、物質點、觀測者、運動四個條件一個都不能少，否則，能量就失去了意義。單獨存在著質點，單純的空間都沒有能量，沒有觀察者，能量多少是不確定的，也失去了意義。

質量和相對論靜止能量，都表示物體周圍空間光速發散運動的運動程度，所以，質量和能量的相互轉化就不足為奇了。

質量其實有 兩種定義，也就是兩個意思。

第一種 就是 萬有引力公式中的質量，決定物體受萬有引力的大小。質量越大，引力越大

第二種 是 牛頓第三定律中 的 質量，這個質量 決定物體 受到力以後產生的 加速度大小。質量越大，加速度越小。

這 兩個量，從原理上來說，不一定是同一種東西，現實中，在可觀察誤差範圍內，也沒有發現有明顯的差別。不排除以後，設計出高精度實驗，檢測出二者存在區別。

質能方程式，可以預測 原子 以光的形式 釋放能量 的大小和原子質量變化的關係。這裡是光，包括電磁波 到 γ 射線。這個其實就是 把一定 質量物體 加速到光速以後 所蘊涵的動能。 可以從這一點出發，從直覺上理解質能方程式。

從這一點上說，光子是有質量的，只是過於微小，無法從實驗檢測出來。