Понятие массы в классической и современной физике - Джеммер М.
Скачать (прямая ссылка):
67 John Archibald Wheeler, Geons «Physical Review», 97, 511—536 (1955); см. также Edwin A. Power and John A. Wheeler, Thermal geons, «Reviews of Modern Physics», 29, 480—495 (1957).
:228 исследований G8. Понятие геона обеспечивает, таким образом, теоретико-полевое представление того, что классическая физика трактовала как физическое тело, обладающее массой (инертностью) и локализацией в пространстве (координаты положения).
Комбинируя пространственную теорию свободной от источников электродинамики Райнича с понятием геонов, мы приходим к выводу, что «в геометродинамике масса и заряд... являются аспектами геометрической структуры пространства» 69. Таким образом, геометродинамика, по-видимому, нашла замечательный обходной путь полного обоснования понятия массы на геометрическом понятии искривленного пространства. Для оценки этой теории, однако, не следует игнорировать ее трудности и недостатки. Она может объяснить только массы порядка от IO39 до IO57 г, которые пока не обнаружены в природе. Все попытки видоизменить теорию, превратив ее в «квантовую геометродинамику»70 для микрофизики, и дать интерпретацию массы элементарных частиц в соответствии с характеристическими состояниями коллективных возмущений метрики пока еще наталкиваются на серьезные трудности. Короче говоря, хотя на пути к геометрической интерпретации понятия массы открываются новые и интересные перспективы, тем не менее в настоящее время бытие «реальных масс», как они рассматриваются в физике, все еще не может считаться объясненным.
Такова история основного понятия массы.
Несмотря на свою первостепенную важность для всех областей физики и несмотря на статус необходимого концептуального инструмента научного мышления, понятие массы представляется как бы уклоняющимся от всех попыток полного и исчерпывающего объяснения и свободного от логических и научных возражений определения.
68 См., например, F. J. Ernst, Linear and toroidal geons, «Physical Review», 105, 1665—1670 (1957); D. R. B r і 1 1 and J. A. Wheeler, Interaction of neutrinos and gravitational fields, «Reviews of Modern Physics», 29, 465—479 (1957); L. G. Chambers, The Hund gravitational equations and geons, «Canadian Journal of Physics», 37, 1008—1016 (1959).
«Annals of Physics», 2, 595 (1957).
70 J о h n A. W h e e 1 e r, On the nature of quantum geometro-dynamics, «Annals of Physics», 2, 604—614 (1957).
:229 На протяжении долгой истории развития понятия массы в человеческом мышлении, от ранних смутных идей неоплатонической философии, мистических и неотчетливых представлений в теологии к своему научному проявлению в физике Кеплера и Ныотона, к тщательно продуманным многочисленным определениям в позитивистских и аксиоматических формулировках и кончая далеко идущими его модификациями в современных физических теориях, наука никогда не достигала полного овладения и контроля всеми концептуальными переплетениями, заключенными в этом понятии. Нужно признать, что, несмотря на совместные усилия физиков и философов, математиков и логиков, не достигнуто никакого окончательного прояснения понятия массы.
Современный физик с полным правом может гордиться своими эффектными достижениями в науке и технике. Однако он всегда должен сознавать, что фундамент его впечатляющего здания, основные понятия его науки, как, например, понятие массы, опутаны серьезными неопределенностями и приводящими в смущение трудностями, которые до сих пор еще не преодолены. КОММЕНТАРИИ
Понятие массы — одно из основных понятий физики. Его структура носит сложный характер. Отвлекаясь от этой сложности, специалист-физик работает с тем или иным аспектом этого понятия. Он может определять массу как меру инерции тела или как меру гравитации (инертная и гравитационная массы). Оставаясь на почве классической физики, он может говорить о массе как о количестве материи, т. е. о числе частиц в данном объеме тела. При этом физик оперирует понятием пассивной гравитационной массы и активной гравитационной массы, имея в виду некоторое качественное различие в массах, например массы притягивающегося к Земле тела и массы самой Земли. Масса Земли — активная гравитационная масса, масса тела — пассивная гравитационная масса. Исследование движения электрически заряженных частиц приводит к понятию электромагнитной массы, которая в свою очередь может выступать как продольная или как поперечная масса. Частица вне зависимости от заряда может обладать собственной массой га0, т. е. массой покоя, которую следует отличать от массы движущейся частицы, или, иначе, динамической массы. Собственная масса является инвариантом, в то время как динамическая масса зависит от скорости движения частицы. В ядерной физике существенное значение приобретает понятие дефекта массы. В связи с этим масса может выступать как мера освобожденной или поглощенной энергии. Мы отметили здесь лишь некоторые различные стороны нашего понятия. Физик может отвлечься от этих различий и рассматривать массу в системе физической теории как коэффициент пропорциональности в соответствующем уравнении. И такое рассмотрение в рамках определенных задач будет вполне оправданно.
