Имеет ли массу энергия

С природой массы и энергии в физике до сих пор не все ясно. Почти каждый слышал эти термины, но имеет смутное представление о значении таких слов. Не нужно смущаться: физики и сами до сих пор не пришли к единому мнению относительно значений множества физических понятий. К примеру, продолжаются споры о том, может ли энергия иметь массу.

О понятии энергии в физике

На обыденном уровне сознания принято считать, что энергия вещества (или поля) может приводить в действие самые различные электрические и механические устройства. Однако со строго научной точки зрения работа любых устройств означает, что использование источников энергии лишь инициирует взаимодействие между определенными процессами.

Применение на бытовом уровне понятия «энергия» создает иллюзию того, что в мире она присутствует в виде особой вещественной субстанции. Такая иллюзия нередко приводит к путанице физических понятий. Иногда приходится слышать высказывания и о том, что энергия может иметь массу.

Однако при объяснении физических взаимодействий нет необходимости рассматривать энергию в качестве некой отдельной субстанции. Обмен какой-либо физической системы энергией со средой означает, что между средой и системой имеет место некое взаимодействие.

Само понятие «энергия» введено в науку Т. Юнгом: он заменил этим термином бытовавшее ранее понятие «живая сила».

В двух десятках популярных учебников по курсу физики энергией называется способность системы совершать какую-то работу. Во многих пособиях честно сказано, что общепринятого определения энергии на сегодняшний день нет.

В научной литературе термин «энергия» понимается нередко как синоним понятий поля и излучения. Энергия – величина физическая. Но она не локализуется в пространстве и не имеет характера субстанции, способной иметь массу.

Масса как физическое понятие

Массой в физике принято считать меру наличия в теле вещества, а также меру инерции какого-либо тела по отношению к некой силе, действующей на него. Масса считается абсолютной величиной и может иметь свои эталоны.

В свое время Альберт Эйнштейн ввел в науку формулу, где определяется соотношение между массой и энергией. Согласно этой трактовке, энергия (E) равняется массе тела (м), помноженной на квадрат скорости света (с). Таким образом, релятивистская физика утвердила эквивалентность энергии и массы. Из формулы следует, что по мере увеличения скорости масса тела возрастает.

Различают массу покоя и релятивистскую массу. Принято считать, что при приближении скорости к световым значениям масса становится бесконечно большой. Это соотношение делает невозможной для любого физического объекта превышение световой скорости: в противном случае пришлось бы признать, что тело, двигающееся со скоростью света, имеет бесконечную массу, что находится за рамками здравого смысла и опыта.

Особое место в физической картине мира занимает фотон. Ученые условились считать, что эта частица не имеет массы покоя. Остановить свет пока что ни у кого не получилось. Физики до сих пор ломают голову: если энергия способна покоиться в массе, то откуда берется энергия у фотона, безмассовой частицы?

Физика таит в себе множество загадок. И далеко не все ее понятия разделяются большинством ученых – даже с мировым именем.