Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Механика и теория относительности " -> 72

Механика и теория относительности - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Механика и теория относительности — М.: ОНИКС, 2003. — 432 c.
ISBN 5-329-007242-9
Скачать (прямая ссылка): mehanikaiteoriyaotnositi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 177 >> Следующая

равенством (28.4) закон сохранения энергии заставляет думать, что имеется
большая вероятность справедливости этого соотношения для потенциальной
энергии, т. е. справедливости утверждения, что потенциальная энергия
обладает инертными свойствами. Если окажется, что равенство (28.10) носит
универсальный характер, т. е. применимо для произвольных видов энергий,
то оно является одним из самых фундаментальных законов физики.
Эксперимент показывает, что это действительно так. Оно называется
соотношением между
Е = тс2.
(28.9)
172
Глава 6. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
массой и энергией и было установлено Эйнштейном. Иногда говорят об этом
равенстве как об эквивалентности массы и энергии. Это выражение неудачно,
как это будет ясно из дальнейшего, и поэтому использоваться не будет.
Экспериментальная проверка соотношения между массой и энергией. При
выводе релятивистского уравнения движения (21.10) были рассмотрены
эксперименты, из которых следует, что инертность тела зависит от скорости
и зависит именно так, как предусматривается формулой для релятивистской
массы, входящей в это уравнение. Такая зависимость массы от скорости, как
это было показано в § 21, следует также из принципа относительности и
преобразований Лоренца. Поэтому все экспериментальные данные,
подтверждающие преобразования Лоренца, подтверждают также и соотношение
(28.10).
Лишь один вопрос не затрагивается этими экспериментами: является ли
энергия покоя т0с2 действительно энергией или это есть просто некоторая
величина, имеющая ее размерность, но не имеющая физического смысла?
Однако какой смысл имеет вопрос, является ли величина тп0с2 с
размерностью энергии энергией? Не тавтология ли это? Нет, не тавтология,
и вопрос этот имеет вполне ясный физический смысл: может ли энергия покоя
тп0с2 превращаться в другие виды энергии? Если может, то это реальная
энергия, как и все другие виды энергии, а если не может, то это просто
некоторая вспомогательная величина, не имеющая реального физического
значения. Опыт показывает, что энергия покоя может превращаться в другие
виды энергии и, следовательно, это действительно энергия.
Одним из многочисленных экспериментальных доказательств этого утверждения
является так называемая аннигиляция элементарных частиц. Электрон и
позитрон могут рассматриваться как совершенно одинаковые частицы,
отличающиеся лишь знаком заряда и магнитного момента. Массы их одинаковы
и могут быть измерены, например, по их движению в магнитном поле, и
полная энергия, включающая в себя кинетическую энергию и энергию покоя,
может быть определена. Поскольку магнитное поле не производит работы, то
потенциальная эноргия может быть исключена из рассмотрения. При столю-
новении позитрона и электрона между собой происходит их аннигиляция, в
результате которой они исчезают как частицы, обладающие массой покоя, а
вместо них появляется у-квант, т. е. частица, движущаяся со скоростью
света и по своей природе аналогичная фотонам видимого света. Можно
измерить энергию этого кванта и его свойство инертности. Оказывается, что
энергия у-кванта равна сумме энергий позитрона и электрона, включая и
энергию их покоя, а инертность представляется как сумма релятивистских
инертностей электрона и позитрона, включающая в себя также и массу покоя.
Здесь не было сказано, что "масса у-кванта равна сумме масс электрона и
позитрона", лишь потому, что у-квант движется со скоростью
28. Законы сохранения и симметрии пространства и времени
173
света и не может покоиться, а его масса покоя должна быть равна нулю, ибо
в противном случае релятивистская формула для массы ввиду обращения
знаменателя в нуль дала бы бессмысленный бесконечный результат для
релятивистской массы у-кванта. Однако, хотя масса покоя у-кванта равна
нулю, он обладает инертностью, которая проявляется при столкновениях с
другими частицами. При анализе этих столкновений свойства инертности у-
кванта могут быть измерены. Эксперименты показывают, что энергия и масса
покоя превращаются в совершенно новые формы, но соотношение между
энергией и массой в этих новых формах имеет прежний вид. Это доказывает,
что т0с% является действительно энергией и заслуживает названия энергии
покоя.
Одновременно эти эксперименты проясняют физический смысл соотношения
между массой и энергией. Иногда говорят, что соотношение (28.10) выражает
эквивалентность массы и энергии и возможность превращения массы в
энергию, и наоборот. Такие утверждения ошибочны. О превращении, например,
массы в энергию можно было бы говорить лишь тогда, когда в каком-то
процессе масса исчезла и за счет исчезновения инертных свойств появилась
энергия, которой раньше не было. Таких процессов не существует.
Во всех процессах энергия исчезает в одной форме, но появляется в другой,
значение ее при этом сохраняется. Аналогично форма существования массы
также изменяется, но ее значение сохраняется. Соотношение (28. 10)
утверждает, что какие бы взаимопревращения форм энергии и массы ни
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 177 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed