我们首先基于一个假设:在垂直于运动方向,不同匀速坐标系的动量是不变的,也就是\(mv_y=m’v_{y’}\)。
一个质量为\(m’\)的粒子垂直于坐标系\(O’\)的\(x\)轴,以速度\(v_{y’}\)运动,此时,其垂直方向的动量为\(m’v_{y’}\),\(O’\)坐标系相对于\(O\)坐标系,以速度\(v\)运动,则测得粒子在O中的垂直方向的速度为\(v_y’/\gamma\)(因为在垂直方向上,\(y=y’\),但\(t=\gamma t’\)),
于是由\(mv_y=m’v_{y’}\),得到\(m=m’v_{y’}/v_y=\gamma m’\)
前面我们讨论过,粒子运动之所以符合洛伦兹变换,是因为坐标系之间采用了不同时间尺度导致的,所以导致了这里出现了垂直速度不同的情况,实际上在各自的坐标系里,它们速度都是一样的,所以例子含有的固有物质量实质是一样的,之所以出现质量的差异,可能有两种情况:一种是洛伦兹变换引起的,导致测量上的差异,一种是对粒子加速,非弹性碰撞导致的加速,加速后粒子所含有的能量确实是增加了,这两种应该是不同的。
对于粒子加速,速度最高不能到达光速的问题,这个其实和粒子存在三维结构有关,粒子在任意一个方向加速,因为粒子是三维的,所以必然存在垂直分量,这个垂直分量是不可能消除的,所以它吸收再多的光子,也无法消除垂直分量,从而达到光速,就和我们在绳子中间拴一块石头,你无论怎么拉绳子,也无法拉直,因为石头的垂直重力分量的缘故。
这也说明了,洛伦兹变换是暗含了粒子的三维结构之间的关系的,而光速c就来自粒子内部的动量mc。