惯性质量与引力质量的联系

惯性质量与引力质量的联系

日常经验表明，物体愈重，要改变它的运动状态就愈难．这就是说，物体的引力质量愈大，它的惯性质量也就愈大，非常精密的实验证明，任何物体的惯性质量同它的引力质量严格地成正比例．假如我们选择适当的单位，就可以使物体的引力质量的数值等于它的惯性质量的数值，即m引=m惯．

这样我们能不能说，物体的引力质量就是它的惯性质量呢？问得更明确些，惯性是否就是引力场的源泉呢？当然不是．惯性是物体抵抗外力改变其机械运动状态的本领，引力场的源泉是物体产生引力场的本领，这是物体两种完全不同的属性，绝不能混为一谈．只是由于它们之间存在着严格的正比关系，我们可以将物体的引力质量作为它的惯性的量度，反之亦然．在实际生活中，我们经常运用这种方法．例如，天平称出的是物体的引力质量，但是从称的结果，我们立刻就知道物体的惯性多大．爱因斯坦曾非常生动地以地球和石头间的引力为例，来说明引力和惯性是完全不同的两种物理属性．他说：“地球以重力吸引石头而对其惯性质量毫无所知．地球的‘召唤’力与引力质量有关，而石头所‘回答’的运动则与惯性质量有关．”

不过，这里引起了一个值得思索的问题：惯性和引力是完全不同的两种物理属性，但是它们之间既然存在着普遍的、严格的正比关系，是否有可能它们不过是物体同一本质在不同方面的表现呢？这一问题的回答是肯定的．爱因斯坦建立的广义相对论指出，物体的惯性和引力性质产生于同一来源．在广义相对论里，有一些参量一方面表现为物体的惯性，另一方面又自然而然地表现为引力场的源泉．这个结论成功地经受了十分精确的实验检验．这类实验经历了三百年的历史，直到目前尚在继续进行中．从牛顿时代的精确度为10^(-3)发展到1922年爱德维斯提高到3×10^(-9)．到1964年狄克把精确度提高到（1.3±1.0）×10^(-11)．1971年，勃莱根许和佩诺又将实验的精确度提高到10^(-12)数量级．所有这些实验，统统均证实了=常数．因此，目前普遍认为物体的两种不同属性——惯性和引力性质，是它的同一本质的不同方面的表现．也就是说，物体的惯性和引力性质导源于物体的同一本质．爱因斯坦就曾把这两种质量的等同作为他建立广义相对论的出发点．故从现代物理学看来，这两者的等同决非偶然，其中包含着深刻的物理意义