Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №22/2005
К вопросу о массе, зависящей от скорости

 

Переписка с читателями

К вопросу о массе, зависящей от скорости

Отвечаем. Начав борьбу с понятием массы, зависящей от скорости, газета ни в коем случае не пыталась и не пытается поставить под сомнение ТО (борьба с теорией относительности давно стала уделом людей, просто плохо знающих предмет, и не рассматривается научным сообществом, так же как в своё время было решено не рассматривать проекты вечных двигателей). Наоборот, уже много лет мы прилагаем усилия к тому, чтобы разъяснять школьным учителям и всем интересующимся современной физикой основные постулаты ТО. Другое дело, что по запутанным историческим причинам уже много лет в базовом учебнике физики Б.Б.Буховцева и Г.Я.Мякишева, а также в ряде других действующих школьных пособий сохраняется совершенно лишнее и запутывающее суть дела понятие массы, зависящей от скорости.

Дело в том, что масса любой элементарной частицы есть данная ей изначально природой характеристика, не изменяющаяся при переходе из одной инерциальной системы в другую (как говорят физики, масса есть инвариант преобразований Лоренца). В процессах взаимодействия элементарных частиц массы их не меняются, а меняются энергии. В ТО справедливы законы сохранения импульса и энергии, но нет закона сохранения массы. Справедливо основное соотношение между энергией, импульсом и массой свободной частицы: E2 – p2c2 = m2c+ (соотношение Эйнштейна). Из него следует, что у покоящейся частицы энергия E0 = mc2. В произвольной системе отсчёта энергия и импульс частицы не равны энергии и импульсу в системе покоя частицы, в то время как масса частицы одинакова в любой системе отсчёта. Все разумно поставленные задачи по кинематике ТО могут быть решены с использованием законов сохранения энергии и импульса и соотношения Эйнштейна.

Откуда возникло понятие массы, зависящей от скорости? Дело в том, что из преобразований Лоренца следует, что в произвольной системе отсчёта, в которой энергия частицы равна Е, а импульс р, эти величины равны: E = mc2, p = gm, где = (1 – 2/c2)–1/2 — так называемый лоренц-фактор. Возникает искушение записать E = Mc2, p = M, где M = m – формально введённая (вместо Е/с2) величина, по существу, совпадающая с точностью до константы с энергией Е. Однако эта фиктивная масса не имеет никаких свойств истинной массы частицы, прежде всего не является инвариантом лоренцовских преобразований. Отсюда возникает множество недоразумений и непонимание ключевых положений ТО. В частности, становятся возможными бессмысленные и разрушающие правильное физическое понимание явлений задачи типа «Чему равна масса фотона энергией Е?» и т.п.

Подробное обсуждение затронутых здесь вопросов содержится в статье акад. Л.Б.Окуня в журнале «Успехи физических наук» (1989, т. 158, с. 511). Наша газета опубликовала ряд материалов по этому поводу, в частности, статьи «Конец века. Конец физики?» (№ 4/95) и «Специальная (частная) теория относительности» (№16/98). Что же касается «борьбы любителей науки» с теорией относительности, то ещё раз повторим: наша газета подобной чушью не занимается. Теория относительности — очень серьёзная и непростая теория, базирующаяся на точных экспериментах, выводы которой миллионнократно подтверждены экспериментально. Опровергать ТО в рамках её применимости бессмысленно, значительно продуктивнее попытаться понять и выучить основные положения этой теории. Конечно, школьного учебника для этого недостаточно. Рекомендуем прекрасную книжку, написанную специально для учителей физики: В.А.Угаров. Специальная теория относительности (М.: ФМЛ, 1977), в которой подробно обсуждаются те факты, которые привели Эйнштейна к необходимости пересмотра основных понятий о пространстве и времени.

А.В.Берков, доцент МИФИ, г. Москва