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