Природа массы

Вернемся в заключение к фундаментальной физике. Свойство массы превращаться в энергию (и наоборот) не было известно в ньютоновской классической физике. Этот грандиозный резервуар энергии открыла в природе теория относительности. Выше мы постарались выяснить, что, почему и при каких условиях происходит с массой и энергией при их взаимных преобразованиях. Но хотелось бы по возможности наглядно понять, как именно все это происходит на самом глубинном уровне. Действительно, каким образом от протона или нейтрона отнимается какая-то часть их природной массы, когда нуклоны объединяются в сложное атомное ядро? Что за процессы разыгрываются внутри протона и между нуклонами под действием ядерных сил? Или при гораздо меньших энергиях, когда у атомов отбирается часть массы, пусть и совсем небольшая, при их соединении в молекулу? И вообще, откуда берется масса у элементарных частиц, составляющих все тела природы? Почему эти массы столь различны, и, например, свободный электрон примерно в две тысячи раз легче свободного протона?

На эти вопросы нет ответа. Проблема физической природы массы еще далеко не исчерпана; со времен Ньютона она была и остается едва ли не самой острой в фундаментальной физике. Согласно одной из активно обсуждаемых в последние годы идей, элементарные частицы приобретают массы благодаря взаимодействию с некоторой особой элементарной частицей, имеющей нулевой спин. У этой гипотетической частицы уже имеется название - хиггс, или хиггсовский бозоне, по имени автора этой идеи; но ее существование пока не удается доказать в прямом лабораторном эксперименте. Возможно, ситуация прояснится в ближайшие несколько лет, когда начнутся эксперименты на ускорителе нового поколения - Большом андронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований. С этим могучим инструментом связывают сейчас основные надежды на новый решительный шаг в разгадке самых важных тайн природы.

Заключение

На протяжении всей истории человечества постепенно менялись представления о массе и её свойствах. Создание Эйнштейном теории относительности подвело временный итог в работе естествоиспытателей по раскрытию основополагающих законов природы, одним из которых как раз и является закон сохранения массы. Итог временный, поскольку до сих пор не изучено до конца это удивительное явление – масса. Пожалуй, чем глубже мы подбираемся к раскрытию основы материи, тем больше новых трудностей и вопросов ставит перед нами природа. Но человек всегда обладал пытливым умом, громадным терпением и немалой хитростью, что и помогало ему в изучении естественных движущих сил и постановке этих сил себе на службу. Эти свойства будут помогать ему и в дальнейшем познании основных природных законов.

Говоря о конкретном значении закона сохранения массы, то мы не ошибёмся, если поставим его на одно из первых мест в списке используемых человеком природных явлений. Практически всё химическое производство (а именно расчёт необходимого сырья и энергозатрат, обоснование того или иного метода производства конечного продукта) основано на законе сохранения массы. Дефект масс (частное проявление более общего закона сохранения массы-энергии) лежит в основе ядерной энергетики, давшей человеку дешёвую энергию, новые методы исследований, лечения различных заболеваний, новые методы производства и многое другое. Можно сказать больше – именно благодаря дефекту масс светит Солнце и другие звёзды, что обеспечивает жизнь на Земле, а так же использование человеком альтернативной солнечной и ветряной энергии. Такое простое явление как горение также основано на законе сохранения массы, а ведь именно огонь помог человеку освоить родную планету и перейти от охоты и собирательства к современному промышленному производству. Рассматриваемый закон открывает перед нами новые способы получения энергии и материалов, что в будущем открывает путь к звёздам и освоению Солнечной системы и галактики.

Таким образом можно сделать вывод о том, что уже в настоящее время закон сохранения массы находит широкое применение в науке и технике. Хотя на первый взгляд он может показаться лишь одним из фундаментальных принципов устройства мира, мало связанным с повседневной жизнью, на самом деле на каждом шагу человек сталкивается с проявлениями данного закона. Пожалуй, цивилизация не достигла бы таких высот в своём развитии, не овладей человек в полной мере законом сохранения массы.