Как обойтись без «релятивистской массы»

Не совсем понятная ситуация сложилась в преподавании современной физики в высших учебных заведениях, а так же в средних школах. На протяжении многих лет авторы почти всех учебников утверждали о том, что масса движущегося тела зависит от скорости его движения. Но были учённые и педагоги, такие как Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц, В.А. Угаров, А.Н. Малинин, Л.Б. Окунь и Г.А. Розман, которые отрицали это утверждение и говорили, что масса не зависит от скорости.

Рассмотрим несколько причин о проблеме релятивистской массы (РМ), которые влияют на формирование научного мировоззрения у учащихся средних школ.

В 11-ом классе средней школы многие учащиеся занимаются по учебнику Г.Я. Мякишева и Б.Б. Буховцева «Физика – 11». Авторы этого учебника утверждают, что РМ существует. В последних переизданиях авторы говорят о существовании двух физик – теоретической и экспериментальной. Для первой, теоретической, понятие РМ не вводится. Здесь сразу две загвоздки: во-первых, не существует двух физик, так как физика – едина, существует два метода изучения физических явлений – теоретический и экспериментальный; во-вторых, если «теоретики» не будут пользоваться понятием РМ, то что тогда будут изучать и исследовать экспериментаторы.

Рассмотрим дословно противоположное примечание, которое автор учебника «Физика – 10» С.В. Громов делает в связи с понятием о РМ: «Представление о зависимости массы от скорости, которое можно встретить в некоторых старых книгах о теории относительности, вызвано ошибочным толкованием присутствия квадратного корня в формуле

Не понимая, что этот корень появился в результате перехода от собственного времени к координатному, авторы этих книг приписали его происхождение увеличению «инертных» свойств разгоняющегося тела, полагая, что , где – масса, зависящая от скорости.

На самом деле никакого изменения внутренних свойств, при увеличении скорости тела не происходит, и поэтому формально введённая величина не может называться массой.

На протяжении нескольких лет проводиться централизованное тестирование выпускников – своеобразная «проба сил» перед поступлением в вуз и составители тестов иногда включают в них задачи на РМ.

Прошло около 7 лет с того момента, как журнал «Физика в школе» провёл дискуссию о РМ, и от имени редакции профессор А.А. Пинский заявил о том, что релятивистской массы нет и её нужно исключить из школьной программы. Но к великому сожалению высшая школа отстранилась от этой проблемы, и преподаватели технических вузов иногда спрашивают этот материал на экзаменах.

Перейдём к ряду методических советов, которые помогут «по-новому» решать задачи на РМ.

1.
В случае анализа графика зависимости массы от скорости, целесообразно проводить анализ графика зависимости релятивистского импульса (РИ) частицы от скорости:

2. Все задачи нужно перефразировать на расчёт или изменение РИ.

3. Необходимо помнить, что многие задачи по СТО сохраняют своё значение, потому что не имеют отношения к РМ.

Рассмотрим так называемую «релятивистскую массу фотона», потому что фотону согласно формуле

приписывается масса . Возникает ещё одно заблуждение. Фотон – релятивистская частица, которая движется с постоянной скоростью в однородной и изотропной среде, хотя в вакууме скорость частицы предельна. Как будет рассмотрено далее фотон – частица с нулевой массой. Несмотря на это в некоторых задачниках есть задачи с «релятивистской массой фотона», от решения которых стоит отказаться.

Подведём итог всему выше сказанному и приведём несколько предложений общего характера:

· нужно скорректировать некоторые формулировки, в связи с выше сказанным, в школьных программах по физике;

· исключить из пособий и учебников «обоснование» существования РМ;