Теория относительности. Соотношение между массой и энергией
Немаловажным, аргументом в пользу закона сохранения энергии послужили неудачи при бесчисленных попытках осуществить вечное движение (то есть непрерывное производство механической работы без затраты соответствующего количества энергии в какой-либо другой форме); однако еще большее значение в этом отношении имело успешное применение этого закона в термодинамике и технике.
Из предыдущего изложения как будто бы следует, что представления Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии находятся в противоречии с законами их сохранения. Если быстро движущееся тело испытывает торможение, то его масса должна уменьшиться. При ускоренном движении масса тела должна увеличиться. С другой стороны, если изменить массу системы, то должно наблюдаться выделение или поглощение энергии.
Экспериментальные работы, в которых изучались процессы, происходящие внутри атома, подтверждают эту точку зрения. Казалось бы, это служит достаточным основанием для замены законов сохранения массы и энергии новыми законами. Однако дело обстоит иначе. В действительности, в современной физике законы сохранения массы и энергии остаются полностью справедливыми, зато сами понятия массы и энергии получили несколько иной смысл. В примечании 2 на стр. 13 дано определение массы тела, как меры количества материи в этом теле.
Это определение фактически ничего не дает и лишь отражает наши интуитивные представления о материи. Теперь эти представления пришлось бы перестраивать, допуская, что материя возникает и исчезает во всех процессах, в которых происходит изменение энергии. Возможны и другие рассуждения, предназначенные для объяснения новых фактов, но все они имеют неопределенный смысл.
Гораздо целесообразнее при определении массы обратиться к тем ее свойствам, которые могут быть полезны для физика. Такими свойствами являются инертность и гравитация. Как показывает теория относительности, при таком определении массы ее общее количество всегда остается неизменным. Очевидно, что то же справедливо и по отношению к энергии. Обратимся к примерам, приведенным в начале этого абзаца.
При ускоренном движении энергия тела увеличивается. Это увеличение энергии всегда происходит одновременно с уменьшением энергии некоторой другой системы, с которой взаимодействует данное тело.
