Невидимое и неуловимое

Вернемся к леденцу. Брошенный с околосветовой ско­ростью, он обладает гигантской массой. Уместно спро­сить: а за счет чего она появилась, такая большая? Не может же что-то сотвориться из ничего!

Вот упрощенный ответ:   энергия, расходуемая на разгон леденца, не только ускорила его, сообщила ему новую добавку скорости, но и увеличила его инерцию. Приобретая дополнительную энергию движения, леде­нец обзаводился дополнительной массой. Мала была энергия движения леденца — мала и масса. Больше энергия — больше масса. И отсюда можно сделать очень важное заключение: энергия и инертная масса — неразлучные сестры. Та и другая, характеризуя движу­щуюся материю, изменяются вместе, пропорционально. Собственно, в этом-то и заключается эйнштейновский закон эквивалентности массы и энергии.

Но тут есть тонкость. Когда бакенщик, взяв из рук капитана леденец, «остановит» его и отправит себе в рот, масса леденца для бакенщика не пропадет, пять граммов ее останутся. А энергия механического движе­ния леденца относительно бакенщика исчезнет полно­стью. Энергии как будто нет, а масса осталась. Как это согласовать с выводом об эквивалентности того и дру­гого? .

В предпоследней фразе — умышленная (с моей сто­роны) ошибка. Энергия у «остановленного» леденца не пропала. Потому что движение в нем не прекращено. Нет лишь механического перемещения леденца как це­лого тела. Зато есть (примем, относительно бакенщика!) беспрерывная тепловая пляска атомов и молекул (замо­розьте леденец—и он станет легче; правда, совершенно неуловимо). Есть движение электронов в атомах и меж­ду ними, мезонов в атомных ядрах. Леденец (как и лю­бое другое тело, будь то песчинка, пушинка, капля, гора, планета) лишь внешне спокоен. Внутри, в микромире своем, это клубок молниеносных вихрей, вибраций, сдви­гов. И, конечно же, этот клокочущий круговорот мате­рии, хоть он и невидим для глаз, неощутим для рук,— средоточие гигантской энергии, той самой, что эквива­лентна «массе покоя» — массе «остановленного» ле­денца.

Хорошо. Это можно понять, когда речь идет о меха­нической энергии. Или о тепловой, которую есть резон свести к механической. А как быть с энергией электри­ческой, или магнитной, или химической? Все ли виды ее имеют массу и вес?

Все.

Листаем книжку назад, к странице 70. Вспоминаем закон сохранения энергии. Он утверждает: при превра­щениях энергии из одного вида в другой ее количество не может измениться — увеличиться или уменьшиться. Оно постоянно и неизменно. Следовательно, когда ра­ботает, турбина, вертится ротор генератора и механиче­ская, энергия переходит в тепловую и электрическую, то вместе с нею переходит масса. И в том же соотношении. Свою долю массы получает тепло, свою — электриче­ство.

Значит, и электрическая энергия обладает массой, как и магнитная, и ядерная, и все остальные ее формы.

Итак, масса покоя соответствует огромной «энергии покоя». И Эйнштейн подсказал нам, как просто можно оценить ее количество. Поскольку энергия эквивалентна массе, измерить ее можно так же, как массу,— взвеши­ванием тела. А перевод единиц массы в единицы энер­гии надо сделать по формуле Е = mс2  (Е — энергия в эргax, m — масса в граммах, с — скорость света в санти­метрах в секунду). Эта формула ныне стала самой известной из всех когда-либо выведенных физиками. Ее печатают даже на почтовых марках (я видел ее на мар­ке африканского государства Ганы!).

А получена она была, кстати сказать, без всяких раз­говоров о внутреннем движении в веществе. Эйнштейн добыл ее из гораздо более общих соображений.