是时候为现代物理学的一份百年欠债买单了

钱 大 鹏

120年前的1905年爱因斯坦发表了他的狭义相对论，在此前一年的1904年洛伦兹率先写出了质量-速度关系式（后来被称为爱因斯坦-洛伦兹质量公式）。1927年又一位天才海森堡提出了测不准原理。一个世纪过去了，物理学取得了长足进步，但似乎没有人察觉出质量-速度关系式和测不准原理之间有什么关联。

今天我们看到，未能统筹兼顾地研究它们的关联，其实是现代物理学的一个历史性缺憾。人们不能因为已经走的太远，就可以不考虑当初在迈出第一步的时候是不是遗落了什么。我们在考虑到测不准原理普遍性约束的前提下推导出一个“扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式”，或可由它去偿还物理学百年来的这份欠债。

扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式是更具一般性的公式，旧的质量-速度关系是它的一个最可几的特例，所以用旧公式解决的问题，新公式能以更高的精度解决。当然这不是最重要的，更重要的是新公式展示了在旧公式之外可能存在的“新物理”，特别是它指出在粒子的运动中应该存在一种“高速度-低质量（HSLM）”效应。根据这个效应不仅可以解答几个长期悬而未决的疑难问题（例如哈勃常数的理论计算、极高能宇宙线的加速机制问题等），而且还预言了若干前所未知的异常现象，可以在现有条件下接受实验检验。其中之一是，由HSLM效应推测电子储存环的RF腔会以一定的小概率发射远高于束流能量、即使在宇宙线中也属罕见的超高能电子。对此已经在合肥光源和北京正负电子对撞机上进行了实验探测，结果显示的确有最高能量达到790TeV的超高能电子从RF腔射出，与理论预期一致。目前正等待权威机构的复核验证。

应朋友建议，把扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式和描写储存环超高能电子的有关公式存放在科学网博客上，更多内容可链接查看https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3939995/v1.