Масса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ма́сса — физическая величина, отвечающая способности физических тел сохранять свое поступательное движение (инертности), а также характеризующая количество вещества.

Под массой понимают два различных свойства вещества:

• инертная масса, которая характеризует меру инертности тел и фигурирует во втором законе Ньютона;
• гравитационная масса, которая определяет, с какой силой тело взаимодействует с внешними гравитационными полями (пассивная гравитационная масса) и какое гравитационное поле создаёт само это тело (активная гравитационная масса).

Как установлено экспериментально, эти две массы пропорциональны друг другу. Не было обнаружено никаких отклонений от этого закона, поэтому коэффициент пропорциональности обычно выбирают равным единице и говорят о равенстве инертной и гравитационной масс. Равенство инертной и гравитационной масс составляет содержание слабого принципа эквивалентности — составной части Эйнштейновского принципа эквивалентности, который является одним из основных положений общей теории относительности. На равенство инертной и гравитационной масс обратил внимание ещё Ньютон, он же впервые проверил этот закон с точностью порядка 10⁻³. С другой стороны, можно сказать, что первая проверка принципа эквивалентности была выполнена ещё Галилеем, который открыл универсальность свободного падения — как стало понятно позже, независимость ускорения свободного падения от материала, из которого состоит тело, является следствием равенства инертной и гравитационной масс. На сегодняшний день слабый принцип эквивалентности экспериментально проверен с очень высокой степенью точности (3×10⁻¹³).

Масса в классической механике есть величина аддитивная (масса системы равна сумме масс составляющих её тел) и инвариантная относительно смены системы отсчета. Масса инвариантна и в релятивистской механике, хотя здесь под массой понимается масса покоя — длина 4-вектора импульса данного тела, лоренц-инвариантная величина. Введение так называемой релятивистской массы, зависящей от скорости тела, использовалось в ранних работах по теории относительности. В настоящее время термины «релятивистская масса» и «масса покоя» считаются устаревшими (см., например, дискуссию в «Успехах физических наук», вып.12, 2000: [1]). В релятивистском случае массы неаддитивны.

Существуют объекты с нулевой массой. Так, фотон, гравитон, глюон являются безмассовыми частицами (в вакууме). Все они обязаны двигаться со скоростью света (c ≈ 300000 км/сек). В то же время, например, система из двух фотонов с энергией E, движущихся в противоположных направлениях, обладает ненулевой массой m = 2E/c². Тела с ненулевой массой всегда движутся со скоростью, меньшей скорости света.

Существование массы у частиц в Стандартной Модели физики элементарных частиц объясняется взаимодействием частиц с полем бозонов Хиггса.

В системе СИ масса измеряется в килограммах. В системе СГС используются граммы. Иногда используются также другие единицы измерения массы.