Понятие массы в классической и современной физике - Джеммер М.
Скачать (прямая ссылка):
For-f 0Г = 0
или
F=-JSS*'*-
или для двух точечных масс
F- г 0102 г 1 ~~ L гз г>
что представляет собой ньютоновский закон тяготения.
При помощи введения отрицательных масс как приемников гравитационных силовых линий в противоположность положительным массам как их источникам вышеуказанные трудности, конечно, устраняются, так как каждая силовая линия простирается только от источника до приемника. Тот факт, что мы не наблюдаем взаимного отталкивания масс, может быть объяснен, полагает Фёппл, правдоподобным допущением, что отрицательные массы, оттолкнутые положительными массами, преобладающими в нашей области пространства, удалились на расстояния, недоступные для нашего опыта.
Гипотеза Фёппла ведет к интересным результатам: постоянная е0 благодаря притяжению однородных масс необходимо достигает по крайней мере максимума величины IV2CV2 I , и вследствие этого в межзвездном пространстве, где V примерно равно нулю, плотность энергии становится «непомерно» высокой.
Фёппл хорошо понимает, что его понятие массы существенно отличается от понятия инертной массы.
«Там, где я говорю о массе,— замечает он,— я имею в виду под этим термином не величину, проявляющуюся в законе инерции или в фундаментальном уравнении движения, но, скорее, материальный субстрат Вселенной, поскольку он носитель гравитационных явлений. Следовательно, масса в этой связи синоним источника потока силы, подобно тому как это имеет место в теории электричества» 23.
23 August F о р р 1, Uber eine mogliche Erweiterung des Newton'schen Gravitations-Gesetzes, p. 96 (сноска 19).
:137 Понятие отрицательной гравитационной массы, введенное Пирсоном и Фёпплом, вскоре стало предметом многочисленных философских спекуляций. Шустер, например, в статье, озаглавленной «Потенциальная материя — праздный вымысел», опубликованной в «Nature» 24, предлагает вообразить мир, в котором атомы являются источниками, посредством которых в трехмерное пространство втекает невидимый флюид. Постоянное творение этого флюида в источниках компенсируется его исчезновением в равном числе приемников. «Эти приемники могут образовать другую совокупность атомов, возможно равную нашей собственной во всех отношениях, кроме одного: они взаимно притягивались бы друг к другу, но отталкивались бы от материи, с которой мы имеем дело на Земле». Шустер говорит далее об этих «антиатомах» как об «антиматерии» и рассматривает возможность того, что посредством слияния материи с антиматерией может произойти нейтрализация не только гравитации, но также и инерции. Такого рода «потенциальная материя» образуется по аналогии с исчезновением кинетической энергии и ее превращением в потенциальную энергию в качестве сохраняющегося запаса. «Не является ли наша не в меру превозносимая аксиома сохранения массы иллюзией, основанной на ограниченном опыте нашего непосредственного окружения?» Этим вопросом он заключает свои спекулятивные построения.
Для современного физика, изучающего космологические гипотезы непрерывного творения и ядерную динамику античастиц, предположения, подобные гипотезе Шустера, могут показаться чем-то большим, чем фантазия, хотя, конечно, понятие антиматерии у Шустера не совпадает с современным понятием античастиц. И все же он не стал бы переоценивать научное значение такого рода спекуляций. Однако результаты серьезных научных исследований часто приближаются к наиболее фантастическому полету воображения. Так, Кемпффер в недавних исследованиях относительно принципа Маха 25, следуя некоторым предположениям Моррисона и Голда, рассматривает
24 «Nature», 58, 367 (1898).
26 F. А. К а е m р f f е г, On possible realizations of Mach's program, «Сапасііац Journal of Physics», 36, 151—159 (1958).
:138 возможность того, что в дополнение к положительной гравитационной покоящейся массе материи и отрицательной гравитационной покоящейся массе антиматерии существует третьего рода гравитационная масса, но не «потенциальная масса» Шустера, а «кинетическая масса», которая имеет один и тот же знак как для материи, так и для антиматерии и которая исчезает как для материи, так и для антиматерии в состоянии покоя. Более точно, предполагается, что это именно то взаимодействие кинетических масс во Вселенной, посредством которого инерция как материи, так и антиматерии находит объяснение в соответствии с космологическим принципом Маха.
Я должен, однако, заметить, что Шифф в статье опубликованной в 1959 году «Гравитационные свойства антиматерии» 26 выдвинул ряд важных аргументов в пользу допущения, что все частицы материи, равно как и антиматерии, имеют положительные покоящиеся массы и положительные пассивные гравитационные массы.
Если, согласно принципу Маха, инерция является эффектом, зависящим от распределения материи, то любая асимметрия в распределении материи в пространстве должна вызвать анизотропию инерции: инерционное поведение макроскопических и микроскопических тел должно быть неодинаковым в различных направлениях. Наша Солнечная система занимает, как известно, ясно выраженное периферическое положение по отношению к Галактике. Поэтому весьма вероятно — если только справедлив принцип Маха,— что инерционная реакция земных объектов или пробных частиц является функцией их направления по отношению к центру Галактики. Выражаясь математически, масса перестает быть скалярной и становится тензорной величиной в ее отношении к векторным величинам силы и ускорения, имеющим направление.
