МАССА

МАССА (в обыденном представлении), количество вещества, заключающееся в данном теле; точное же определение вытекает из основных законов механики. Согласно второму закону Ньютона «изменение движения пропорционально действующей силе и имеет одинаковое с ней направление». Под «изменением движения» здесь разумеется изменение скорости движения. Т. о. если мы имеем какое-нибудь тело, напр. шар, и будем ему сообщать толчки (т. е. будем действовать на него мгновенными силами) разной интенсивности, то шар начнет двигаться с тем большей скоростью (т. е. приобретет тем большее ускорение), чем больше интенсивность толчка. Представим себе теперь, что мы имеем два тела, напр. два шара, из одного и того же вещества, но разных диаметров или одинакового диаметра, но из разного вещества, напр. один деревянный, а другой свинцовый и т. п. Если мы сообщим тому и другому толчки одинаковой силы, то опыт учит, что из двух шаров разного диаметра меньший приобретет большую скорость; из двух шаров одинакового диа- метра, но из разного вещества, напр. деревянный шар*приобретет большую скорость, чем свинцовый и т. п. Обобщая, можно сказать, что ускорение, сообщаемое силой, определяется не только величиной силы, но и нек-рым свойством тела, к к-рому эта сила приложена. Это свойство можно назвать инертностью тела; с механической точки зрения именно оно и служит мерой массы тела. Возвращаясь к примеру шаров из. одного и того же вещества, но разного диаметра, мы опять-таки на основании опыта можем констатировать, что под действием одинаковой силы шар приобретет во столько раз большее ускорение, во сколько раз его объем меньше объема другого шара. Т. о. в конце-концов можно утверждать, что ускорение w должно быть прямо пропорционально силе F и обратно пропорционально М. тела; т. е. w — ■ •-» откуда следует онреде- ление массы га =■■- • Необходимо заметить, что при этой форме определения М. мы заранее связываем себя в выборе единиц: из трех величин, входящих в написанное равенство, только для двух можно выбрать единицы произвольно; единица третьей величины тем самым уже будет фиксирована. Напр.,выбрав произвольно" единицу М. и ускорения, мы фиксируем единицу силы, т. к. из равенства 1 = -- следует, что F = 1 и т. д. В абсолютной CGS системе единиц (см. Абсолютная система мер) за основные выбраны как-раз единицы длины, времени и массы. Абсолютная единица массы есть грамм. Хотя строгое определение М.-основано на сравнении ускорений, практически при измерении М. тел сравнивают их веса, т. е. силы, с которыми тела притягиваются к земле. Такая замена возможна благодаря одной особенности силы тяжести, ставящей ее в исключительное положение. Возвращаясь еще раз к тем мысленным опытам, при посредстве к-рых мы установили единицу М., мы прежде всего замечаем, что между весом и М. существует параллелизм: более тяже-лые тела обладают и большей М. Этот параллелизм соблюдается строго количественно; его следствием является тот известный факт, что все тела в пустоте падают с одинаковой скоростью, т. е. что ускорение силы тяжести р для всех тел постоянно: =д или р=т.д, где р—вес тела, а д—ускорение силы тяжести, одинаковое для всех тел. Т. к. д—величина постоянная, то написанная формула содержит в себе утверждение, что вес тела строго пропорционален его М., утверждение, к-рое и позволяет сравнение М. свести к сравнению весов. Эта замечательная особенность силы тяжести в течение столетий со времени открытия Галилеем независимости ускорения д от М. оставалась совершенно загадочной и неосмысленной. Только в общей теории относительности этот факт приобрел значение краеугольного камня всей теории. Вес тела не является абсолютно постоянной величиной, но зависит от напряжения силы тяжести и следовательно зависит or географического положения места (на эква- торе он несколько меньше, нежели на полюсах). Напротив, М. есть свойство, неизменно присущее самому телу, и не зависит от тех физ." условий, в к-рых тело находится. Т. н. закон сохранения материи есть в сущности закон сохранения М. До сравнительно недавнего времени М. приписывалось вообще значение абсолютно неизменной константы. Теория •относительности внесла сюда весьма существенные поправки. Во-первых оказалось, что М. тела зависит от его скорости. Эта зависимость выражается формулой т., т = —------ --■-, где т₀—масса тела в покое, v—скорость тела if с—скорость света. Так как последняя выражается огромным числом ЗЛО¹⁰ см/сек., а максимальные скорости, с к-рыми практически приходится иметь дело на земле, порядка величины 10²—10³ см/сек., то знаменатель дроби весьма близок Кгединице, откуда следует, что при обычных земных скоростях (включая скорости аэропланов и орудийных снарядов) М. практически от скорости не зависит. Но для а- и /?-частиц радия, выбрасываемых со скоростями до ^х/з скорости света, М. уже весьма существенно зависит от скорости. Опыты, выполненные •с /^-частицами радия и с быстрыми электронами в разряди, трубках, показали, что формула зависимости М. от скорости, даваемая •теорией относительности, подтверждается с большой точностью. Вторая поправка обусловлена тем, что, как показывает теория относительности, и энергии необходимо приписывать М., равную т' — --, где Е—энергия, ас—скорость света. Т. о., теоретически говоря, нагретое тело должно обладать несколько большей М., нежели охлажденное, т.к. в первом случае запас энергии тела больше. Однако же, если принять во внимание, что в знаменателе формулы стоит квадрат скорости света, т. е. огромная величина (9.10²⁰), то ясно, что при изменениях энергии обычного масштаба и этой поправкой можно пренебречь. Однако уже при радиоактивных явлениях она достигает вполне ощутимой величины. Выделением огромных количеств энергии при образовании атомных ядер в наст, время объясняют тот факт, что атомные массы наших элементов или их изотопов (см. Атом) не являются точными кратными массы протона (т. е. ядра атома водорода). Так например масса атома гелия, ядро к-рого построено из четырех протонов, равна 4,000, между тем как масса протона в свободном состоянии равна 1,008. Разность между 1,008x4=4,032 и массой ядра гелия (4,032 — 4,000=0,032) представляет собой т. н. «дефект массы», к-рый является результатом того, что при соединении четырех протонов и двух электронов в ядро гелия выделилось огромное количество энергии, равное 0,032x9 хЮ²⁰ эргов, или 6,3 хЮ⁹ б. кал. Грандиозность этого числа станет особенно ясной, если вспомнить, что обычные теплоты образования хим. соединений имеют порядок величины 100 б. кал. Огромная величина «энергии образования» ядра гелия, приблизительно в 3 раза превосходящая энергию самой быстрой а-частицы, объясняет его исключительную устойчивость. Лит.: Хвольсон О., Курс физики, т. I, Берлин, 1922; Эддингтон А., Время, пространство, тяготение, Одесса, 1923; Handbuch der Physik, hrsg. v. H. G-eiger u.K. Scheel, B.II—Elementare Ein-heiten und ihre Messung, В., 1926. Э. Шпольский.