Що таке маса тіла?

Спробуємо внести деяку ясність в туманний питання - що ж таке маса тіла?
Відкинемо давню і нерідко має місце в наш час ідентифікацію маси тіла і її ваги - все-таки ми вже люди розумні і знаємо, що вага - це всього лише сила. Сила, з якою будь-яке матеріальне тіло притягається до Землі-матінці або який-небудь іншій планеті, зірці і до решти мега тілу, поблизу поверхні якого знаходиться це тіло.
Почнемо аналізувати уявлення людства про масу з давніх часів.

Термін «маса» придумали, мабуть, стародавні домогосподарки, оскільки це слово з давньогрецького «μαζα» перекладається, як «шматок тіста». Античні вчені під масою мали на увазі деяку кількість речовини, що міститься в фізичному тілі, не приділяючи їй зайвої уваги, вважаючи, що і так все ясно - шматок собі, і шматок.
Подібні визначення маси в популярних джерелах інформації зустрічаються і до цього дня. Особливою ясності в питання про масу така термінологія не вносить, і тільки викликає додаткові питання, - якогось такого кількості речовини, і що це за речовина таке?

Перші наукові праці, присвячені спробі дати визначення поняттю маси тіл, належать Ньютону, який встановив зв'язок між силовим взаємодією тіл і зміною характеру руху цих тіл, т. Е. Прискоренням. На ці (на ті часи - геніальні) думки Ньютона навели досліди допитливого італійця Галілея, який з верхівки Пізанської вежі кидав вниз різні предмети, намагаючись спростувати багатовікова омана людства про те, що важке тіло впаде на Землю швидше, ніж більш легке. На подив численних роззяв, все тіла, які скидав Галілей, приземлялися одночасно.

Ньютон, ознайомившись з дослідами Галілея, пішов в роздумах і висновках далі - він, в одному зі своїх знаменитих законів вказав, що прискорення, обумовлене дією на тіло будь-якої зовнішньої сили, пропорційно величині цієї сили.
Т. е. Одне і те ж тіло під дією різних за модулем сил буде прискорюватися пропорційно величині (модулю) цих сил: F = ma, де m - і є коефіцієнт цієї пропорційності для кожного конкретного тіла, званий його масою.

Ньютон, як і багато його попередники, не наважився остаточно розірвати зв'язок між «шматком тесту» і масою тіла, вважаючи масу деякої мірою кількості речовини. Проте, він зробив перші боязкі кроки до розриву між класичними поняттями про масу і матерії, вказавши на нематеріальну сторону маси - її зв'язок з інертністю тел, т. Е. Їх вічним прагненням до спокою. А це був уже прогрес в науці.

Отже, Ньютон першим використовував в своїх роздумах два поняття маси: як заходи інерції і як джерела тяжіння, т. Е. - гравітації, не відриваючи, втім, масу від кількості речовини в тілі. Однак тлумачення маси як міри «кількості матерії» все частіше зазнавало критики з боку фізиків, і вже в XIX столітті було визнано ненауковим, нефізичних і беззмістовним.

Забігаючи наперед, скажемо, що остаточний розрив між поняттями маси і кількістю речовини «юридично» був оформлений в минулому столітті, коли в Міжнародну систему одиниць СІ, поряд з сімкою основних і двох додаткових одиниць виміру, ввели одиницю виміру кількості речовини - моль.

***

Приголомшливий переворот в уявленні людства про навколишній світ викликали відкриття чергового генія - Альберта Ейнштейна. Своєю теорією відносності він випустив в поняття маси чергову порцію туману, спростувавши існуючі догми про сталість маси тел.
Раптом з'ясувалося, що маса залежить від швидкості тіла, при цьому матеріальне тіло ніколи не може пересуватися з граничною швидкістю - швидкістю світла, інакше його маса стане нескінченно великою. Висновки Ейнштейна наштовхували на думку про тісний зв'язок маси з енергією тіла, і виходило, що весь навколишній світ - не що інше, як деяка форма існування енергії, яка, як відомо на сьогоднішній день, штука постійна за величиною.

Фізикам залишилося розібратися лише з деякими неузгодженостями по масі частинок, що рухаються зі швидкістю світла - фотонів, а також гіпотетичних глюонів і Гравітон. Адже, згідно з наведеними вище висновків, маса таких частинок повинна бути нескінченною, а це вже - ні в які ворота ...
Піддається логіці гордіїв вузол розрубали недбалим помахом - визнали фотони, глюони і Гравітон нематеріальними частинками, які не мають маси в звичайному розумінні.

Подальші роздуми в науковому середовищі про масу привели навіть до деякої класифікації цього поняття - розрізняють гравітаційну (або пасивну) масу, що характеризує взаємодію тіла з зовнішніми силовими полями і здатність тел створювати такі поля, і інертну масу - характеризує властивість тел чинити опір збільшенню кінетичної енергії.
Якщо простежити за логікою найвизначніших умів людства, то напрошується висновок про те, що все навколо нас прагне позбутися від кінетичної енергії, чи то пак - енергії руху, а значить - і від надлишків маси, оскільки зі швидкістю матеріальних тел зростає і їх маса.
Загалом - не така вже й проста це річ - маса тіла ... Принаймні - з шматком тесту її вже точно не порівняти.

У деяких джерелах інформації зустрічаються терміни маса спокою і релятивістська маса, погоджує цю фізичну величину зі швидкістю руху тіла, а також поняття «нульова маса», якою володіють частинки, що переміщаються зі швидкістю світла - фотони, глюони і Гравітон, об'єднані загальною назвою - Люксон. Люксон не володіють масою спокою - вони можуть існувати лише під час руху.

Можна сміливо здогадуватися, що роздуми людства про природу маси тел далекі до логічного завершення, оскільки в останні роки з'явилися гіпотези і теорії, які намагаються перекреслити все пізнання людства про Всесвіт. Деякі з таких теорій вважають, що швидкість світла не є рубіжної - існують і сверхсветовие швидкості. В рамках спеціальної теорії відносності теоретично можливе існування частинок з уявною масою, так званих тахіон. Швидкість таких частинок повинна бути вищою за швидкість світла.

Інші гіпотези вводять поняття негативної і позитивної маси, стверджуючи, що можливе існування матеріальних тіл або частинок, у яких імпульс і енергія руху не збігаються з напрямом переміщення в просторі. Як бачите, фантазії вчених безмежні, і яка буде формулювання поняття «маса тіла» через десяток-другий років передбачити неможливо.

Підводячи підсумок статті, можна впевнено вказати лише на неоднозначність таких понять, як маса, вага і кількість речовини в тілі.
Ну а остаточну відповідь на питання - що ж таке маса тіла - за нащадками.

***

Поняття про вимірювання