Понятие массы в классической и современной физике - Джеммер М.
Скачать (прямая ссылка):
Макс Джеммер
Физический факультет, Бар-Иланский университет Рамат-Ган, Израиль Апрель, 1961. ВВЕДЕНИЕ
Предметом настоящего исследования является то, что обычно рассматривается в физике как коэффициент пропорциональности, или коэффициент инерции.
Для экспериментатора, занятого активными исследованиями, понятие массы кажется не вызывающим трудностей. Мыслительный аппарат экспериментатора с самого начала его обучения постоянно приспосабливался и привыкал к беспрепятственному употреблению этого понятия. Трудности, связанные с его применением, если вообще и возникали, то рассматривались во вводной части академических курсов. Даже в современной теории элементарных частиц и в современной теории поля, где понятие массы играет важную роль в связи с некоторыми трудностями, о которых и в настоящее время едва ли можно сказать, что они успешно преодолены, внимание физика привлекает не понятие массы как таковое, а его математическая трактовка или математическое представление.
С другой стороны, вообще допускается, что для элементарных курсов физики понятие массы является довольно трудным и запутанным. Ни один учебник и ни один лекционный ""курс, кажется, не дает логически и научно бесспорного изложения этого понятия. Действительно, масса — это одно из тех основных понятий, реальное значение которого полностью раскрывается и постигается только постепенно в процессе трактовки и плодотворного обсуждения разнообразных явлений, к которым оно относится.
Одна из причин этих трудностей заключается, конечно, в том, что масса — довольно абстрактное понятие. Иногда полагают, что масса подобно температуре тесно связана с непосредственным наблюдением или чувственным восприятием. Так, например, Рудольф Карнап при обсуждении эмпирического значения теоретических понятий говорит о «непрерывной линии от терминов, которые
9 непосредственно связаны с наблюдением, как, скажем, масса и температура, до более отвлеченных терминов, подобных электромагнитному полю и пси-функции»1. Поскольку это касается массы, такая характеристика, по крайней мере с точки зрения современной физики, кажется неоправданной. В восемнадцатом столетии, в период «субстанционального понимания материи» 2, масса и материя практически отождествлялись. Сопротивление материи давлению, ее твердость и непроницаемость или то, что Лейбниц называл антитипией, рассматривались обычно как чувственные и непосредственно воспринимаемые свойства массы. Современное понятие массы, однако, в противоположность понятиям температуры, света и силы, не имеет никакого чувственного образа и непосредственно не проявляет себя ни в каком мыслимом эксперименте. Оно представляет собой абстрактную конструкцию 3 не в меньшей степени, чем электромагнитное поле*. Действительно, в современной теории поля (равно как и в классической электромагнитной теории материи Абрагама и Лоренца) полю в методологическом отношении отдают предпочтение в сравнении с массой, так как предпринимается попытка описать последнюю в терминах первого. Вторая трудность, связанная с понятием массы, состоит в том, что это понятие претерпевает различные превращения. «Массу можно сравнить с актером, который появляется на сцене в различных масках, но никогда в своем чистом виде. Действительно, масса — подобно богу — представляется в трех лицах. Она может появиться в роли гравитационного заряда, инерции или энергии, но никогда масса не выступает в своем неприукрашенном виде» 4. Связанная с этим множественность форм массы является, если
1Rudolf Carnap, The method ologial character of theoretical concepts, в: «Minnesota studies in the philosophy of science», ed. H. Feigl and M. Scriven (University of Minnesota Press, Minneapolis, 1959), vol. I, p. 39.
2 Это выражение взято у Германа Вейля, «Philosophy of mathematics and natural science» (Princeton University Press, Princeton, 1949), p. 165.
3 Об этом см.: H e n г у Margena u, «The nature of physical reality» (McGraw-Hill, New York, Toronto, London, 1950), p. 69.
4Herbert L. Jackson, Presentation of the concept of
mass to beginning physics students, «American Journal of Physics», 27, 278 (1959).
10 пользоваться другим выражением из традиционной теологии, ее вездесущностью, то есть ее универсальным проявлением во всех областях физики. Это, разумеется, вызывает другую проблему. Артур Пап в своих «Элементах аналитической философии» ссылается на эти трудности, когда говорит: «Известно, что физик, не обращая внимания на тонкости, будет, не задумываясь, определять массу как тенденцию или силу тела сопротивляться изменению состояния (ускорения), а говорить о массе электрона, конечно, неуместно» 5.
Эти трудности, а равным образом и другие — более технического свойства — оправдывают полный историко-критический анализ этого важнейшего понятия, в особенности учитывая то, что до сих пор не было опубликовано никакого детального и связного исследования по этому вопросу*. Хотя, естественно, имеются некоторые пункты соприкосновения с нашими предыдущими публикациями по основным понятиям пространства и времени в физике в, тем не менее настоящая книга является самостоятельным и независимым исследованием и не предполагает знания предшествующих публикаций.
