Ауыл шаруашылық ғылымдары Агрономия ауыл шаруашылық Ғылымдары

УДК 378.016

,

(1)

и приводится «график зависимости массы от скорости» (рисунок 1.).

(2)

До сих пор студентам предлагаются задачи (в частности, в заданиях ПГК), в которых требуется, например, найти массу электрона, движущегося со скоростью , или массу фотона определённой энергии.

Вместе с тем, дискуссия по поводу «зависимости массы от скорости» в российской научной и методической прессе ведётся уже давно [2, 3, 4, 5]. Многие авторы уже убрали из своих учебников устаревшие понятия и формулы. Например, автор лучшего, на наш взгляд, курса общей физики И. В. Савельев уже в издании 1989 г. [6] отказался от понятий «релятивистская масса» и «масса покоя», которые он использовал в более ранних изданиях своего учебника.

Рисунок 1 – «Зависимость массы от скорости»	Рисунок 2 – Зависимость энергии от скорости

Следует отметить, что понятие «масса», как всякое первичное (фундаментальное) понятие, не поддаётся строгому определению. Так же трудно, например, дать определение понятию «электрический заряд». Природа массы – одна из важнейших ещё не решённых задач физики. Считается, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны: электромагнитным, ядерным и др., однако количественная теория массы ещё не создана. Не удалось объяснить, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более вычислить эти значения.

Первоначально Ньютоном и др. масса рассматривалась как мера количества вещества. В классической физике считалось, что масса тела (системы тел) не изменяется ни в каких процессах, т. е. существует закон сохранения массы.

Приведём несколько определений понятия «масса» и «масса покоя» из различных достаточно серьёзных источников.

(Далее автор статьи Л. Б. Окунь, ныне академик РАН, подчёркивает «В этом приближении масса тела служит мерой содержащегося в теле вещества, и имеют место законы сохранения и аддитивности массы».)

С точки зрения современной физики масса (покоя) – фундаментальная внутренняя характеристика элементарной частицы, являющаяся инвариантом преобразований Лоренца (т.е. масса одинакова во всех ИСО). Все элементарные частицы обладают строго определёнными значениями масс, присущими данному сорту частиц. Масса покоя определяет внутреннюю энергию частицы – энергию покоя.

С массой всегда связана энергия (и наоборот), поэтому в релятивистской механике не существуют по отдельности законы сохранения массы и энергии – существует единый закон сохранения энергии (включающей энергию покоя частиц).

В классической механике масса является одновременно и мерой инертности тел, и источником гравитационного поля.

В теории гравитации Ньютона масса выступает и как источник гравитации. Гравитационная масса является источником поля тяготения (гравитационного поля). Каждое тело создаёт поле тяготения, пропорциональное массе тела (и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого другими телами, сила которого также пропорциональна массе тела). Это поле вызывает притяжение между телами с силой, определяемой законом всемирного тяготения Ньютона.

Таким образом, «классическая» масса, являясь мерой инертности тел (инертная масса), одновременно «отвечает» и за гравитационное взаимодействие между ними, т. е. выполняет роль «гравитационного заряда» (гравитационная масса). Опыт показал, что инертная и гравитационная массы пропорциональны друг другу (а при обычном выборе единиц измерения численно равны). Эквивалентность инертной и гравитационной масс экспериментально подтверждена с очень большой точностью (погрешность ~ ) [8].

В СТО понятие массы приобрело более глубокий смысл по сравнению с классической механикой. Когда несколько частиц соединяются, образуя устойчивую систему (тело), выделяется энергия, равная энергии связи системы. Поэтому масса такой составной системы меньше массы образующих его частиц на величину дефекта массы. Оказалось, что в природе могут существовать безмассовые материальные объекты, движущиеся в пустоте со скоростью света. Их нельзя ни ускорить, ни замедлить, они могут лишь перестать существовать, но не бесследно. При исчезновении они передают энергию и импульс другим материальным объектам, в т. ч. обладающими массой. Т. о. выяснилось, что материальные объекты природы, обладая энергией и импульсом, могу иметь, а могут и не иметь массы.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), гравитационное взаимодействие определяется не массой, а полной энергией и импульсами частиц, оно пропорционально тензору энергии – импульса частицы, а не её массе. Энергия – импульс искривляет пространство – время, и это обусловливает гравитационное взаимодействие. Например, сила гравитационного притяжения двух релятивистских частиц (в системе их центра масс) пропорциональна квадрату их энергий. Гравитируют энергия и импульс, а не массы; именно поэтому безмассовые фотоны искривляют свой путь в гравитационном поле [7, 11, 12].

Поскольку согласно СТО, полная энергия тела равна произведению «релятивистской массы» и квадрата скорости света в вакууме (), а в системе единиц, в которой равна ей, понятие «релятивистская масса» оказывается синонимом понятия «энергия». Очевидно, неразумно называть одну и ту же величину, в данном случае энергию, двумя разными терминами. График, представленный на рис. 1, должен быть заменён очень похожим, но уже правильным графиком (рис. 2), на котором по вертикальной оси отложена энергия частицы. Следовательно, никаких других масс, кроме массы (покоя) частицы вводить не нужно. Понятие «релятивистской массы», зависящей от скорости совершенно излишне и даже вредно ещё и потому, что вносит путаницу в толкование понятия массы. Подчеркнём ещё раз – масса элементарной частицы является её фундаментальной характеристикой, не изменяющейся, в отличие от энергии и импульса, при переходе из одной инерциальной системы в другую.

В процессах взаимодействия элементарных частиц изменяются не их массы, а изменяются энергии. В СТО справедливы законы сохранения импульса и энергии, но нет закона сохранения массы. Все задачи релятивистской механики могут быть решены без использования понятия «релятивистская масса», с использованием законов сохранения энергии и импульса и уравнений (11) и (12).

Знаменитую формулу взаимосвязи массы и энергии следует записывать так, как это делал сам Эйнштейн, в виде

,

(3)

где – энергия покоя частицы, – её масса (покоя), а не

,

(4)

Формула релятивистской энергии свободной частицы должна записываться в виде

,

(5)

.

(6)

,

(7)

.

(8)

.

(9)

	,	(10a)
	.	(10b)

Основным соотношением специальной теории относительности является формула:

,

(11)

Уравнение (11) вместе с уравнением

(12)

Из вышеизложенного следует, что использование понятий «масса покоя», «релятивистская масса» («масса движения») и связанных с ними формул бессмысленно и вредно, это мешает правильному пониманию сущности теории относительности.

В заключение отметим, что Эйнштейна в конце жизни пришел к выводу о необходимости отказаться от понятия массы, зависящей от скорости. В одном из писем (1948 г.) он написал: «Нехорошо вводить понятие массы тела , для которого нельзя дать ясного определения. Лучше не вводить никакой другой массы, кроме массы покоя. ( – лоренц-фактор, курсив наш, А. С.) Вместо того, чтобы вводить m, лучше привести выражения для импульса и энергии движущегося тела». (Цитируется по [4].)

ЛИТЕРАТУРА

1. Қойшыбаев, Н. Жалпы физика курсы. В 4 т. Т. I. Механика / Н. Қойшыбаев. – Алматы: Зият Пресс, 2005. – 498 с.

2. Окунь, Л. Б. Понятие массы (масса, энергия, относительность) / Л. Б. Окунь // УФН – 1989. – Т. 158, вып. 3. – С. 511-537.

3. Окунь, Л. Б. Теория относительности и теорема Пифагора / Л. Б. Окунь // Квант – 2008. – № 5. – С. 3-10.

4. Берков, В. А. Ещё раз о массе / В. А. Берков // Физика. – 2004. – № 3. – С. 11-12.

5. Берков, В. А. Рекомендации по изложению СТО с учётом требований стандарта / В. А. Берков // Физика. – 2006. – № 23. – С. 13-14.

6. Савельев, И. В. Курс физики. В 3 т. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 352 с.

7. Окунь, Л. Б. Физика элементарных частиц. / Л. Б. Окунь – М.: Наука, 1988. – 184 с.

8. Окунь, Л. Б. Масса // Физическая энциклопедия. Гл. ред. А. М. Прохоров. – М.: Большая Российская энциклопедия. – 1992. – Т. 3. – С. 50-52.

9. Смородинский, Я. А. Масса // Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоров.– М.: Советская энциклопедия. – 1984. – С. 392-393.

10. Смородинский, Я. А. Масса // Физика микромира. Маленькая энциклопедия. Гл. ред. Д. В. Широков. – М.: Советская энциклопедия. – 1980. – С. 244-245.

11. Лейзер, Д. Создавая картину Вселенной. / Д. Лейзер – М.: Мир, 1988. – 324 с.

12. Пайс, А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. / А. Пайс – М.: Наука, 1989. – 568 с.

УДК 378:37.01

Как лучше учить детей доказательности, умению делать выводы, аргументировать их? Большое влияние оказывают, видимо, сложившиеся в школе и в вузе традиции, которые приводят педагога к осознанию себя как соратника единой когорты педагогов, его личной причастности и ответственности за успех обучения и воспитания школьников.

Образование – мастерская, где оттачивается и закаляется разум. Но знания, не выверенные гражданской совестью, ответственностью перед обществом, могут стать бесполезным балластом. Поэтому самые важные школьные уроки – это уроки гражданственности, высокой культуры. Нравственные кладовые литературы, музыки, живописи, самой жизни неисчерпаемы. Главное – с детства приобщаться к духовому миру отечества, жить одним дыханием со своим народом.

Школа только начинается с первого класса, но не кончается никогда. Ее уроки длятся всю жизнь от букварей до заседаний ученых советов, придирчиво и скрупулезно проверяющих каждое новое слово в науке.

Рабочий ли, инженер, академик – все, кто по-настоящему владеет и дорожит своим делом, – в равной степени участвуют в бесконечном походе за знаниями, умениями, новаторскими приемами труда.

Вчерашним учащимся предстоит не только строить корабли, но и управлять страной, делать жизнь краше и счастливее, прокладывать дороги в неизведанное. Вот почему современный рабочий должен быть подготовлен к профессии не меньше, чем инженер или конструктор. Идет постоянное обновление производства, без которого наступает неудовлетворенность достигнутым. Иначе очень скоро покажется, что резервы исчерпаны и дальше пути нет. Знания открывают новые горизонты. Возможности же для образования не ограничены. Но всегда следует помнить, что осваивать новую технику гораздо легче, чем культуры труда и быта. Этика человеческих отношений – наука сложная, и овладевать ею нужно ежедневно.

Если образование становится постоянной потребностью, человек начинает ощущать знания как требовательную силу, которая не дает погрязнуть в текучке, самоуспокоиться, а неустанно влечет к новому, обязывает к осмыслению и совершенствованию своего дела.

Самое главное в процессе обучения – пробудить и развить познавательную активность человека. Проблема школьной перегрузки, на мой взгляд, во многом возникла от неумения правильно организовать современный урок, занятие. Учителя-новаторы ее начисто снимают. Когда ученье не в тягость, а в радость, можно прочно усвоить большой объем знаний.

Необходимо, чтобы дети стали наследниками дела нашей жизни. И по опыту знаем, как трудна порой бывает диалектика выбора, особенно в творчестве. Поэтому, тяга к познанию обязательно должна сочетаться с целеустремленностью. Такая прицельность и есть выбор своего дела, места в жизни. Но она может появиться под влиянием случая. Вот, что писал по этому поводу Заслуженный врач РСФСР, лауреат Ленинской премии, Герой Социалистического Труда Г. Илизаров: «В одиннадцатилетнем возрасте я попросту объелся незрелыми грушами, опрысканными медным купоросом и, естественно, тяжело отравился. Эффект от оказанной мне помощи поразил меня настолько, что я решил обязательно стать врачом. Вот тогда и началась моя спешка к цели.

Считаю, что мне здорово повезло: окончив медицинский институт, я получил назначение в отдаленную от областного центра сельскую больницу, в Зауралье. Длительная практика многопрофильного врача побуждала постоянно заниматься дальнейшим профессиональным самообразованием.

В медицине накоплен огромный опыт, но зачастую новый клинический случай выдвигает новые вопросы. Знания, не только медицинские, позволяют искать и находить нетрадиционные пути, получить еще неведомые результаты. Например, мне и моим коллегам пришлось для этого овладеть несколькими смежными врачебными специальностями и далеко несмежными знаниями в области физики, конструирования и прочее.

В итоге нашим Курганским НИИ экспериментальной и клинической ортопедии и травматологии разработана принципиально новая система лечения больных, позволяющая вдвое, втрое, а то и в восемь раз ускорить сроки выздоровления, заменить многие сложные операции бескровным вмешательством, проводить щадящее лечение в амбулаторных условиях, управлять не только ростом и регенерацией (восстановлением) костных и других тканей, но и формообразовательными процессами.

Итак, для выбора профессии и вдохновенного творческого труда нужны широта и глубина знаний, критический, аналитический подход к изучаемым факторам и явлениям, нужна пожизненная познавательная активность».

Какие же счастливые и прекрасные открытия предстоят тем ребятам, которые впервые переступают школьный порог. Сколько целей сразу преследует казалось бы несложный методический прием: умение самостоятельно мыслить, развитие памяти, устной и письменной речи, наблюдательности, сообразительности, выработку навыка коллективной работы в заданном темпе, закрепления правописания большой буквы. Ученикам обычно просто интересно друг перед другом проявлять смекалку и заслужить похвалу. При этом дети помогают себе сами, поскольку им интересно, они хотят учиться. Поэтому для педагога главное – это желание работать над собой, работать над созданием своего, индивидуального учительского стиля. Нести детям знания, добытые в институте, стараться связывать историю с нашим временем, нести умение организовывать ребят, любовь к труду, народной песне, музыке и т.д., быть для детей старшим надежным другом. Необходимо воспитание потребности человека в труде. Учитель-педагог должен иметь такт, и никогда не забывать об этом. Уровень культуры педагогов особенно важен. Необходимо стараться на каждом уроке, занятии для своих учеников, студентов открывать не только интересные страницы своего предмета или дисциплины, но и воспитывать их гармонически развитыми личностями.

Часто многие задаются вопросом, откуда у нас берутся неформальные организации? Это потому, что некоторые наши ученики, да и студенты растут духовно пустыми, школа, да и вуз их не интересуют, а ведь этот интерес обязаны ребенку прививать семья и школа. Поэтому уроки в школе, лекции в вузе надо вести интересно, увлекательно. Чтобы улучшить дело воспитания, необходимо новое педагогическое мышление, и здесь надо идти не от положения взрослых, а от интересов и стремлений ребят.

Ответственность педагогов особенно возрастает: ведь педагоги готовят к жизни поколение, которому жить в XXI веке. Однако школа и вуз сегодня все еще во многом являет собой клубок формализма, и нужно искать новые подходы, новые методы работы, новые резервы, соответствующие потребностям дня. Резервы надо искать не только у машины, но и у человека. У него их побольше.

Не секрет, что часть абитуриентов, поступая в высшие учебные заведения, имеет весьма смутное представление о будущей профессии, дисциплинах, которые им предстоит изучать. Поэтому, романтически настроенные некоторые первокурсники могут быстро разочароваться.

Не все представляют, что учеба в вузе – это труд, и труд тяжелый, а лекция – не детективный фильм, где ловко закручен сюжет и актеры-профессионалы держат зрителей в состоянии напряженного интереса. Если к этому еще учесть, что немало лекторов читают с кафедры не так уж ярко, то не приходится удивляться, что на некоторых занятиях студенты просто скучают, занимаются посторонними делами. Занятия же, не вызывающие интереса, быстро утомляют.

Прежде всего надо научить любить свою профессию. Любить ее настолько, чтобы повести за собой в мир интересного сотни, тысячи. Монотонная, сухая речь преподавателя на лекции быстро надоедает. Больше самостоятельности в совладении знаниями студентам и строже контроль за уровнем знаний студента. Строже, в моем понимании, значит: систематично, объективно, быстро.

Необходимо стимулировать внимание школьников и студентов. У детей школьного возраста интерес всегда вызывает игра и тайна. Ребята при этом всегда взволнованы. Это высшее, драгоценное волнение сродни вдохновению, которое делает детей счастливыми, стимулирует раскрытие их способностей. Эйнштейн считал одной из самых прекрасных и глубоких эмоций – ощущение таинственности.

Подростка, естественно, увлекают необычный сюжет, фантазия автора, лектора, тем более, что человека всегда тянуло заглянуть в будущее, познать еще никому неведомые законы природы.

Юноша, вступающий во взрослую жизнь со всеми ее реалиями, ищет образец поведения, пример для опоры, для подражания не только в учебе, а во всем – в сфере труда, быта, потребления. Педагог, который учит его, должен предстать единым в трех лицах: профессионалом, учителем, мастером, человеком по высокому счету.

Такова диалектическая сущность учительства: жгучий интерес к конкретным сведениям, и безбрежность моря знаний по мере углубления в них.

УДК 159.923.35:378 718