Масса

С точки зрения классической механики масса тела не зависит от его движения. Если масса покоящегося тела равна то, то и для движущегося тела эта масса останется точно такой же. Теория относительности показывает, что в действительности это не так. Масса тела т, движущегося со скоростью ѵ, выражается через массу покоя следующим образом:
 
Масса
 

Отметим сразу же, что скорость, фигурирующая в фор­муле (5), может быть измерена в любой инерциальной системе. В разных инерциальных системах тело имеет разную скорость, в разных инерциальных системах у него будет также и разная масса.
Масса — такая же относительная величина, как ско­рость, время, расстояние. Нельзя говорить о величине массы, пока не будет фиксирована система отсчета, в ко­торой мы изучаем тело.

С точки зрения классической механики масса тела не зависит от его движения. Если масса покоящегося тела равна то, то и для движущегося тела эта масса останется точно такой же. Теория относительности показывает, что в действительности это не так. Масса тела т, движущегося со скоростью ѵ, выражается через массу покоя следующим образом:
 
Масса
 
Отметим сразу же, что скорость, фигурирующая в фор­муле (5), может быть измерена в любой инерциальной системе. В разных инерциальных системах тело имеет разную скорость, в разных инерциальных системах у него будет также и разная масса.
Масса — такая же относительная величина, как ско­рость, время, расстояние. Нельзя говорить о величине массы, пока не будет фиксирована система отсчета, в ко­торой мы изучаем тело.
 
Таблица  6
Зависимость массы от скорости тела, масса покоя которого 1 г
 
Зависимость массы от скорости тела, масса покоя которого 1 г

Из сказанного ясно, что, описывая тело, нельзя просто сказать, что его масса такая-то. Например, предложение «масса шарика 10 г» с точки зрения теории относитель­ности совершенно неопределенно. Численное значение массы шарика ничего еще не говорит нам до тех пор, пока не будет указана инерциальная система, по отношению к которой измерена эта масса. Обычно масса тела зада­ется в инерциальной системе, связанной с самим телом, т. е. задается масса покоя.
В табл. 6 приведена зависимость массы тела от его скорости. При этом предполагается, что масса покоящегося тела составляет 1 а. Скорости меньше 6000 км/сек в табли­це не приводятся, так как при таких скоростях отличие массы от массы покоя ничтожно мало. При больших же скоростях эта разница становится уже заметной. Чем больше скорость тела, тем больше его масса. Так, напри­мер, при движении со скоростью 299 700 км/сек масса тела увеличивается уже почти в 41 раз. При больших скоро­стях даже ничтожное увеличение скорости значительно
увеличивает массу тела. Это особенно заметно на рис. 41, где графически изображена зависимость массы от скорости.
В классической механике изучаются только медлен­ные движения, для которых масса тела совершенно незна­чительно отличается от массы покоя. При изучении мед­ленных движений массу тела можем считать равной массе покоя. Ошибка, которую мы при этом совершаем, практи­чески незаметна.

 
Зависимость массы от скорости
 
Рис. 41. Зависимость массы от скорости (масса покоя тела равна 1 г)
 
Если скорость движения тела приближается к ско­рости света, то масса при этом растет неограниченно или, как говорят, масса тела становится бесконечной. Только в одном единственном случае тело может приобрести ско­рость, равную скорости света.
Из формулы (5) видно, что в том случае, если тело будет двигаться со скоростью света, т. е. если ѵ = с и

Зависимость массы от скорости
 
  , то должна быть равна нулю и величина т0.
Если бы этого не было, то формула (5) потеряла бы вся­кий смысл, так как деление конечного числа на нуль — недопустимая операция. Конечное число, деленное на нуль, равняется бесконечности — результат, который не имеет определенного физического смысла. Однако мы мо­жем осмыслить выражение «нуль, деленный на нуль». Отсюда и следует, что в точности со скоростью света мо­гут двигаться только объекты, у которых масса покоя равняется нулю. Телами в обычном понимании такие объекты называть нельзя.
Равенство массы покоя нулю означает, что тело с такой массой вообще не может покоиться, а должно всегда дви­гаться со скоростью с Объект с нулевой массой покоя — это свет, точнее говоря, фотоны (кванты света). Фотоны никогда и ни в одной инерциальной системе не могут по­коиться, они всегда движутся со скоростью с. Тела с мас­сой покоя, отличной от нуля, могут находиться в покое или двигаться с различными скоростями, но с меньшими скоростями света. Скорости света они никогда не могут достигнуть.