Масса с точки зрения физики

Наверное, все знают знаменитое соотношение между массой и энергией Эйнштейна. Но это соотношение можно записать четырьмя способами, где “0” означает  состояние покоя.

 Загрузка ...

Из-за того, что соотношение должно выполняться и для фотонов, которые безмассовые, то есть массы m0 покоя у них нет, кажется, что, как минимум у массы должен отсутствовать индекс 0.

Так  это, или не так , выясним чуть позже. Пока же напишем определение и основные  свойства массы, по крайней мере для классической, нерелятивистской механики:

1. Масса — скалярная физическая величина, определяющая:
   • инерционные
   • и гравитационные
     
     свойства тел.
     То есть, масса это коэффициент пропорциональности между силой и ускорением и между гравитационным полем и гравитационной силой.
2. Постулируется принцип эквивалентности гравитационной и инертной массы.
3. Масса замкнутой системы тел сохраняется.
4. Масса не зависит от системы отсчета.
   
5. Сумма масс частей равна массе целого.

Если попытаться распространить понятие массы  в область больших скоростей, то выяснится, что большинство этих свойств перестают выполняться:

У массы появляются векторные свойства – появляется “продольная” и “поперечная” масса. Причем как для гравитационного взаимодействия

так и для инерциального.

где

E – энергия тела, m – масса покоя.

Сами выражения становятся не похожи друг на друга.

То есть перестает выполняться принцип эквивалентности инерциальной и гравитационной массы.

Если бы можно было ввести некий одинаковый коэффициент, между силой и ускорением и между силой и гравитационным полем, не зависящий от направления, то его можно было бы назвать измененной массой. Но, как видно, такой коэффициент ввести невозможно!

И уж тем более нельзя использовать массу из выражения Е=mc².

Таким образом перестали выполнять 1,2 и 4 свойства массы для классической механики.

Пятое свойство так же перестает быть верным, так как система из 2 одинаковых фотонов летящих в противоположные стороны, имеет массу, хотя каждый из фотонов безмассовый.

Свойство 5 выполняется, но и то, только в том случае, если учитывать все компоненты – как вещества, так и излучения.

Таким образом, говорить о некой массе при релятивистских скоростях становится бессмысленно. В лучшем случае, для того или иного варианта, можно говорить об эффективной массе.

Возвращаясь к началу статьи, можно сделать вывод. Есть только одна масса и это  – масса покоя. Тогда бессмысленно для нее использовать индекс 0, так как другой массы не существует.

А вот обозначить энергию нулевым индексом – обязательно, так как это выражение только для энергии покоя!

Вывод.

Связь же между импульсом (скоростью) и энергией  задается другой формулой

E² – p² c² = m²c⁴

Сравните это с тем, как вы ответили в начале статьи и с тем, как вам рассказывают в школе и даже в институте/университете! ))