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新编矛和盾的故事-------论狭义相对论的自洽破缺
舒恒杞（怀化学院 418008）
摘要：狭义相对论在处理光子零静质量的问题上不能自洽。
关键词：狭义相对论、矛和盾、破缺
很久以前，就传说矛和盾的故事：古代一个卖矛的人，拿出他的矛对围观的人说，他的矛是如何尖锐，无盾不摧；一会儿又拿出一个盾来说，他的盾是如何坚硬，无论怎样的矛，也能抵挡。正吹的天花乱坠时，旁观一个人出来说：“师傅，请用你的矛戳你的盾，到底是你的矛尖还是你的盾硬？”这个生意人听到此话立即收摊走人。
我在高校教了多年“原子物理”，每当讲到对半经典半量子化的玻尔理论进行修正时，必然要讲到索末菲（Sommerfeld）公式，这是索末菲将相对论的质量公式应用于玻尔原子理论而得出的，其计算结果与实验数据十分接近，成功地解释了氢原子光谱线的精细结构。这比物理学上的较准确的巴尔麦公式做得毫不逊色。又如，在讲原子核结合能，总离不开相对论的质能公式E=mc2（或⊿E=⊿mc2,其中⊿m为质量亏损），一个铀核裂变可放出200Mev的原子核能，也离不开这个公式计算。从而核电站、原子弹等工程的设计中，当然也离不开这个公式。所以，从这个方面看，爱因斯坦的狭义相对论确实取得了很大的成功。我本人对爱因斯坦也是相当敬重的，对狭义相对论也举办过多次讲座，广为宣传。
狭义相对论一百年过去，客观审视。我发现，这个理论也不是完美无缺。爱因斯坦本人还要发展广义相对论嘛。本文仅对光子的静质量处理上不能自圆其说为例，作如下探讨：
我们将相对论质量公式
应用于光子本身，就可引发深思：假如光子以光速C运动，上式分母为0，动质量m就要变无穷大，这是不可能的。于是必须认为光子的静质量m0=0，这一来，上式变为m=0/0形式。这是一个不定式，根据罗贝塔法则，m仍可为某一不为零之值。由此仍可计算光子的能量：
E=mc2=hν，其中h=6.62620×10-34J.S为普朗克常数，其中ν为光频率，由此又可算出光子的动质量：m=hν/c2。实际上，高校近代物理教材上都是这么推论概述的，已是共识。
现在将光通过介质，如水或玻璃之类，光在介质中的传播速度v=c/n，其中n为折射率且已知n水=1.33299，玻璃的折射率随种类和型号不同（n=1.48740—1.78816），取n玻=1.53，如将该公式代入相对论质量公式有
由于n≠0，上式的分母不为0了，但因光子的静质量m0=0，所以动质量m=0，从而光子的能量按公式E=mc2计算，有E=
0"c2 = 0。
根据狭义相对论，光子在水和玻璃等介质中传播时，光子能量为0，这显然与实际不符，矛盾！而实际上，光在水和玻璃等介质中传播的过程就是能量的传播过程，怎么为零呢？
狭义相对论不仅在处理光子静止质量时遇到了困难，就是在处理其它以光速运动的微观粒子，如中微子的静止质量问题时，也遇到了类似困难。根据狭义相对论，中微子的静止质量应为0，而根据多国科学家于20世纪末在日本做的联合实验，巳经肯定中微子有静态质量，其值约为10-33g
,看，又是矛盾的。
由此可见，狭义相对论在处理零静质量的问题中，遇到了困难，得出了理论与实际相矛盾的结果，不能自洽。这说明狭义相对论并非我们以前想象的那么完美无缺，还有瑕疵，亦还有值得探讨和发展的空间。爱因斯坦也是人，不是神，绝对不能过于迷信，应象对其它科学家的发明，乃至客观事物一样，抱着平常心看待，这才是我们科学人做学问的基本态度。
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