Метрология





Масса тела



Попробуем внести некоторую ясность в туманный вопрос – что же такое масса тела?
Отбросим древнюю и нередко имеющую место в наше время идентификацию массы тела и ее веса – все-таки мы уже люди умные и знаем, что вес – это всего лишь сила. Сила, с которой любое материальное тело притягивается к Земле-матушке или какой-нибудь другой планете, звезде и прочему мега телу, близ поверхности которого находится рассматриваемое тело.
Начнем анализировать представление человечества о массе с давних времен.

Термин «масса» придумали, по-видимому, древние домохозяйки, поскольку это слово с древнегреческого «μαζα» переводится, как «кусок теста». Античные ученые под массой подразумевали некоторое количество вещества, содержащегося в физическом теле, не уделяя ей излишнего внимания, считая, что и так все ясно – кусок себе, и кусок.
понятие о массе тел Подобные определения массы в популярных источниках информации встречаются и по сей день. Особой ясности в вопрос о массе такая терминология не вносит, и только вызывает дополнительные вопросы, – какого-такого количества вещества, и что это за вещество такое?

Первые научные труды, посвященные попытке дать определение понятию массы тел, принадлежат Ньютону, который установил связь между силовым взаимодействием тел и изменением характера движения этих тел, т. е. ускорением. На эти (по тем временам – гениальные) мысли Ньютона навели опыты любознательного итальянца Галилея, который с верхушки Пизанской башни бросал вниз разные предметы, пытаясь опровергнуть многовековое заблуждение человечества о том, что увесистое тело упадет на Землю быстрее, чем более легкое. К удивлению многочисленных зевак, все тела, которые сбрасывал Галилей, приземлялись одновременно.

Ньютон, ознакомившись с опытами Галилея, пошел в размышлениях и выводах дальше – он, в одном из своих знаменитых законов указал, что ускорение, обусловленное действием на тело любой внешней силы, пропорционально величине этой силы.
Т. е. одно и то же тело под действием разных по модулю сил будет ускоряться пропорционально величине (модулю) этих сил: F = ma, где m – и есть коэффициент этой пропорциональности для каждого конкретного тела, называемый его массой.

Ньютон, как и многие его предшественники, не осмелился окончательно разорвать связь между «куском теста» и массой тела, считая массу некоторой мерой количества вещества. Тем не менее, он сделал первые робкие шаги к разрыву между классическими понятиями о массе и материи, указав на нематериальную сторону массы – ее связь с инертностью тел, т. е. их вечным стремлением к покою. А это был уже прогресс в науке.

Итак, Ньютон первым использовал в своих размышлениях два понятия массы: как меры инерции и как источника тяготения, т. е. – гравитации, не отрывая, впрочем, массу от количества вещества в теле. Однако толкование массы как меры «количества материи» все чаще подвергалось критике со стороны физиков, и уже в XIX веке было признано ненаучным, нефизическим и бессодержательным.

Забегая вперед, скажем, что окончательный разрыв между понятиями массы и количеством вещества «юридически» был оформлен в прошлом веке, когда в Международную систему единиц СИ, наряду с семеркой основных и двух дополнительных единиц измерения, ввели единицу измерения количества вещества – моль.

***



Ошеломляющий переворот в представлении человечества об окружающем мире вызвали открытия очередного гения – Альберта Эйнштейна. Своей теорией относительности он выпустил в понятие массы очередную порцию тумана, опровергнув бытующие догмы о постоянстве массы тел.
Вдруг выяснилось, что масса зависит от скорости тела, при этом материальное тело никогда не может передвигаться с предельной скоростью – скоростью света, иначе его масса станет бесконечно большой. Выводы Эйнштейна наталкивали на мысль о тесной связи массы с энергией тела, и получалось, что весь окружающий нас мир – не что иное, как некоторая форма существования энергии, которая, как известно на сегодняшний день, штука постоянная по величине.

Физикам осталось разобраться лишь с некоторыми неувязками по массе частиц, передвигающихся со скоростью света – фотонов, а также гипотетических глюонов и гравитонов. Ведь, согласно приведенным выше выводам, масса таких частиц должна быть бесконечной, а это уж – ни в какие ворота...
что такое масса тела Неподдающийся логике гордиев узел разрубили небрежным взмахом – признали фотоны, глюоны и гравитоны нематериальными частицами, не имеющими массы в обычном понимании.

Дальнейшие размышления в ученой среде о массе привели даже к некоторой классификации этого понятия – различают гравитационную (или пассивную) массу, характеризующую взаимодействие тела с внешними силовыми полями и способность тел создавать такие поля, и инертную массу – характеризующую свойство тел сопротивляться увеличению кинетической энергии.
Если проследить за логикой виднейших умов человечества, то напрашивается вывод о том, что все вокруг нас стремится избавиться от кинетической энергии, то бишь - энергии движения, а значит - и от излишков массы, поскольку со скоростью материальных тел растет и их масса.
В общем - не такая уж простая это вещь - масса тела... По крайней мере - с куском теста ее уж точно не сравнить.

В некоторых источниках информации встречаются термины масса покоя и релятивистская масса, увязывающие эту физическую величину со скоростью движения тела, а также понятие «нулевая масса», которой обладают частицы, перемещающиеся со скоростью света - фотоны, глюоны и гравитоны, объединенные общим названием - люксоны. Люксоны не обладают массой покоя – они могут существовать лишь во время движения.

Можно смело догадываться, что размышления человечества о природе массы тел далеки до логического завершения, поскольку в последние годы появились гипотезы и теории, пытающиеся перечеркнуть все познания человечества о Вселенной. Некоторые из таких теорий полагают, что скорость света не является рубежной – существуют и сверхсветовые скорости. В рамках специальной теории относительности теоретически возможно существование частиц с мнимой массой, так называемых тахионов. Скорость таких частиц должна быть выше скорости света.

Другие гипотезы вводят понятия отрицательной и положительной массы, утверждая, что возможно существование материальных тел или частиц, у которых импульс и энергия движения не совпадают с направлением перемещения в пространстве. Как видите, фантазии ученых безграничны, и какова будет формулировка понятия «масса тела» через десяток-другой лет предсказать невозможно.

Подводя итог статье, можно уверенно указать лишь на неоднозначность таких понятий, как масса, вес и количество вещества в теле.
Ну а окончательный ответ на вопрос – что же такое масса тела – за потомками.

***

Понятие об измерениях