Обсуждение:Закон сохранения массы

Верен ли закон

Участник:Raoul NK внёс в раздел статьи правку, утверждающую, что «закон сохранения массы верен». Во-первых, это противоречит преамбуле и приведенному там примеру. Во-вторых, читателя может дезориентировать фраза: «так как данный 4-вектор сохраняется, то, очевидно, сохраняется и его длина [масса]». Эта фраза может создать впечатление, что под сохранением понимается лоренц-инвариантность, а не инвариантность общей массы при физических процессах. Возможно, во избежание недоразумений стоит прямо указать, что масса сохраняется тогда и только тогда, когда процессы в системе не сопровождаются потерей или поглощением энергии извне, т. е. система консервативна. Хотя это утверждение близко к тавтологии. LGB 16:47, 21 мая 2010 (UTC)

Следуя Вашей логике можно сказать, что 4-импульс сохраняется только в консервативной системе отсчёта, и это тавтология. Мне кажется, нужно подчеркнуть 3 пункта, третий изз которых является следствием двух первых):

• Масса (модуль 4-импульса) сохраняется;
• Масса неаддитивна;
• Сумма масс элементов системы не сохраняется.

Я подумаю, как переработать статью, чтобы все три пункта нашли в ней своё отражение. Ваши предложения? Raoul NK 08:55, 24 мая 2010 (UTC)

Здесь главное — не дать читателю спутать две вещи:

• сохранение массы как лоренц-инварианта при смене системы отсчёта;
• сохранение массы как общесистемной характеристики при перестройке системы.

Статья излагает эволюцию закона во втором смысле, то есть так, как понимали этот закон в течение последних двух тысячелетий. Первый смысл впервые возник в конце XIX — начале XX века, когда появилось понятие «электромагнитная масса». Позже оно исчезло из науки. Возможно, об инвариантности массы следует упомянуть вкратце с отсылкой к статье про СТО. Остальные перечисленные Вами 2 пункта в статье отражены, и, на мой скромный взгляд, ни в каких особых переделках статья не нуждается, хотя можно дополнить в ряде мест — например, о связи с философским принципом сохранения материи. LGB 10:43, 24 мая 2010 (UTC)

Так в том-то и фишка, что масса сохраняется и во втором смысле! При аннигиляции позитрония возникают два фотона, полная масса которых как системы равна исходной массе позитрония (хотя, естественно, не равна сумме масс каждого из фотонов). Raoul NK 14:04, 24 мая 2010 (UTC)

Прочитайте ещё раз известную Вам статью академика Окуня (стр. 519, Примеры взаимопревращений энергии покоя и кинетической энергии). Приведу выдержку:

Чтобы подчеркнуть, что масса тела меняется всегда, когда меняется его внутренняя энергия, рассмотрим два обыденных примера:
1) при нагревании железного утюга на 200° его масса возрастает на величину $\Delta m/m\approx 10^{-12}$;
2) при полном превращении некоторого количества льда в воду $\Delta m/m\approx 3.7\cdot 10^{-12}$.

Вы всё ещё настаиваете, что масса неконсервативной системы сохраняется? То, что она сохраняется в консервативной системе — это тривиальное следствие из закона сохранения энергии. LGB 15:48, 24 мая 2010 (UTC)

Ну конечно же, масса (так же, как и энергия, и импульс) неконсервативной системы не сохраняется, я никогда не настаивал на противоположном утверждении. Я лишь о том, что если сохраняется 4-импульс, то сохраняется его модуль — соображение, конечно, тривиальное, но верным оно от этого быть не перестаёт. Raoul NK 16:29, 24 мая 2010 (UTC)

Наверное, надо в статье явно указать, примерно как я написал выше: масса сохраняется тогда и только тогда, когда процессы в системе не сопровождаются потерей или поглощением энергии извне, т. е. система консервативна. Привлекать к делу релятивистскую 4-мерную кинематику не вижу большого смысла, это может осложнить понимание, а язык энциклопедии должен быть максимально прост и доступен. LGB 16:40, 24 мая 2010 (UTC)

ОК, согласен Raoul NK 18:50, 25 мая 2010 (UTC)

С точки зрения современной физики, этот закон неверен.

согласно которому масса как мера количества вещества сохраняется при всех природных процессах, то есть несотворима и неуничтожима. С точки зрения современной физики, этот закон неверен. Например, при радиоактивном распаде совокупная масса вещества уменьшается

(уменьшается = исчезает в никуда, говорят нам) Ну, ок. А куда тогда она девается? Мы не знаем. А т. к. мы не знаем (физика, берегись метафизики!), то из того, что видим _сейчас_ (исчезать-то исчезает) метафизики рубят: "закон, следовательно, новейшими исследованиями опровергнут" (сунут извращенчески в рамки). А не кажется ли вам, что если смотреть здраво, то вопрос надо ставить не об опровержении закона, а об определении участка работ в современной физике: определить точно, куда девается. (тем более, не Теория ли относительности даёт нам направление, в каком искать? с её-то связкой материи-пространства-времени и преобразованиями между ними). 7wqk 18:53, 13 февраля 2011 (UTC)

С точки зрения современной физики, этот закон конечно верен.

Участник:Raoul NK конечно прав что «закон сохранения массы верен». Но не только в консервативной системе т. е. «физической системе, работа неконсервативных сил которой равна нулю и для которой имеет место закон сохранения механической энергии, то есть сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы постоянна». При неупругим ударе «не выполняется закон сохранения механической энергии. Энергия, конечно же, никуда не исчезает, а переходит в тепловую». Т. е. закон сохранения энергии конечно выполняется. Выполняется тоже закон сохранения импульса. Т. е. сохраняются компоненты четырёхимпульса и затем конечно и его длина (модуль) — масса (покоя). Не в смысле инвариантности (это другое дело), а «как общесистемная характеристика при перестройке системы» («при физических процессах»). Но конечно «тогда и только тогда, когда процессы в системе не сопровождаются потерей или поглощением энергии извне, т. е. система...» изолированная. Разница между классической механикой, а современной физикой в том, что в классической механике закон сохранения массы верен в системе закрытой, а в СТО только в изолированной. «Это тривиальное следствие из закона сохранения энергии», но тем не менее в «преамбуле и приведенном там примере» неверно сказано: «В настоящее время известен ряд условий, при которых данный закон нарушается — например, при радиоактивном распаде совокупная масса вещества уменьшается.», а далее: «Таким образом, при физических процессах, которые сопровождаются распадом или синтезом физических структур, общая масса не сохраняется.» и «Сказанное означает, что в современной физике закон сохранения массы является частным и ограниченным случаем закона сохранения энергии и не всегда выполняется.». Закон сохранения массы выполняется так же строго, как закон сохранения энергии, и с таким же ограничением — надо учитывать «потерю или поглощение энергии извне». «При радиоактивном распаде совокупная масса» (покоя) системы состоявшей из вещества и радиации сохраняется. Но если система не изолированная, радиация унесет энергию из нее и масса не сохранится. Belfer00 03:02, 6 мая 2012 (UTC)

Вы невнимательно читали статью. Если понимать массу в современном смысле, то есть как одно из проявлений энергии, то закон сохранения массы превращается в тривиальный пересказ закона сохранения энергии, которая всегда без исключений сохраняется. Но в статье идёт речь об историческом законе, который относил понятие массы только к веществу (а не, скажем, к излучению) и к тому же считал массу аддитивной, так что дефект массы при объединении протона и нейтрона представляет собой реальное нарушение такого закона. Этот нюанс подчёркнут в статье также фразой: общая масса не сохраняется, то есть сумма масс не есть инвариант. Таким образом, надо выбирать — в современной физике закон сохранения массы либо ошибочен (если принять классические формулировки), либо бессодержателен и излишен (если принять современную). LGB 15:51, 6 мая 2012 (UTC)

В статье должна идти речь не только об историческом смысле (концепции) закона, но и об современном, т. е. о том, сохраняется ли масса с точки зрения современной физики, или нет. Дело в том, что «в современном смысле» никак нельзя «понимать массу как одно из проявлений энергии». Это две разные физические величины. Энергия это временная компонента четырёхимпульса, масса — его длина (модуль).

Конечно если система изолированная и сохраняются энергия и импульс, тогда сохранение массы в СТО тривиально (т. е. возникает само собой из соотношения: $\ E^{2}-{\vec {p}}^{\,2}c^{2}=m^{2}c^{4}\qquad$). Но многие (даже образованные) люди неверно считают, что например, при аннигиляции электрона и позитрона сохраняются энергия и импульс, но не масса (ведь у фотонов масса нулевая), или что «дефект массы при объединении протона и нейтрона представляет собой реальное нарушение» закона сохранения массы. Статья должна это выяснять.

Фраза: «общая масса не сохраняется» этого не разъясняет. Она неверна и никак не может быть равна фразе: «сумма масс не есть инвариант» (т. е. не сохраняется) именно потому, что масса неаддитивна и общая масса не есть сумма масс компонентов системы. Общая масса изолированной системы сохраняется, но сумма масс компонентов системы не сохраняется — такая точка зрения современной физики.

Belfer00 03:12, 8 мая 2012 (UTC)

Эксперименты М.В. Ломоносова

«Ошибочно мнение, что закон сохранения массы был Ломоносовым доказан опытным путём». Извините, тогда это что?:

Делал опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойла мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере.

Ломоносов констатировал, так же как Р. Бойль, что при вскрытии такой реторты после опыта в нее входит воздух. Тем самым было доказано: а) что привес металла при обжигании обусловлен соединением его с воздухом; б) что объяснение процесса обжигания металла при помощи флогистона невозможно: если бы флогистон уходил из металла, то заплавленная реторта с металлом должна была бы иметь иной вес после нагревания. Все эти опыты были сообщены Ломоносовым Конференции Академии, но не опубликованы, а потому остались совершенно неизвестными.

Эрик Артур Блер (обс.) 02:07, 14 января 2021 (UTC)

Почитайте обстоятельную статью Дорфмана на эту тему: вот тут. Там объясняется, что на самом деле хотел доказать Ломоносов своими опытами и что у него фактически получилось. Leonid G. Bunich / обс. 10:09, 14 января 2021 (UTC)

Добавил текста к вышеприведённому. Из обсуждаемой здесь статьи ясно, что сей закон был описан за 2200-2300 лет до Михаила Васильевича. Из данной Вами ссылки, — что более близкое к реальности объяснение результатов опытов Бойла и Шталя было предположено Жаном Рэем. Из статьи и Вашей и моей ссылок, — что Михаил Васильевич опирался, также, на мнение многих коллег, включая метафизиков. Логично решив, что железо следует прокалить в сосудах без воздуха, но из-за технической невозможности тогда создать достаточный вакуум, он ушёл в сторону заблуждений, "объяснив" набор веса железа после прокаливания, якобы бо́льшим весом разрыхлённого вещества. Почему тогда само собой потяжелевшее железо не утяжеляет ёмкость, в которой находится? Хотя я обратил внимание на подчёркнутое мною: «При помощи этой операции достигается совершенное расторжение сцепленных частиц и открывается лёгкий доступ инородным телам, которые должны быть присоединены». Этими инородными телами были молекулы из разрежённого воздуха в сосуде и его стенок. Надо было ещё взвесить сам сосуд, до и после прокаливания и, если это было технически возможно, извлечь железо и закрыть сосуд в таком же "вакууме", а затем вновь взвесить сосуд. Но, как бы там ни было, эксперимент был. Михаил Васильевич, может и не сомневаясь, но проверил закон сохранения массы, сформулированный древнегреческим философом Эмпедоклом (V век до н. э.), а не ограничивался философскими воззрениями.Эрик Артур Блер (обс.) 03:49, 20 января 2021 (UTC)

Михаил Васильевич, как ясно показано у Дорфмана, не ставил целью проверить закон сохранения массы. Ни в каком отчёте о своих экспериментах или в дневнике такая цель не отмечена. Основной целью Ломоносова была попытка разобраться, почему даже в запаянном сосуде, откуда был выкачан воздух, вес металла увеличивался (см. стр. 185 и далее статьи Дорфмана). В качестве рабочей гипотезы Ломоносов сделал ошибочное допущение, что масса и вес не всегда соответствуют друг другу (стр. 189). Можно, таким образом, говорить, что в своих опытах Ломоносов проверил не закон сохранения массы, а опровержение выводов Бойля (который также не сомневался в сохранении массы). Leonid G. Bunich / обс. 13:44, 24 января 2021 (UTC)

Да, понятно, но опыт, ведь, имеет значение? И если Михаил Васильевич так ошибался, то что значит «доступ инородным телам, которые должны быть присоединены»? Я уже не знаю, что он этим намеревался доказать, помимо опровержения Бойля и Шталя, коих я ещё в детстве иронично называл предопределителями ядерной физики, но позвольте задать Вам пару вопросов: Гелий Салахутдинов — врёт? Ваш покорный слуга — прав?Эрик Артур Блер (обс.) 03:49, 25 января 2021 (UTC)

Я тоже не берусь истолковывать приведённую вами фразу насчёт «инородных тел, которые должны быть присоединены», пусть этим занимаются профессионалы. С Салахутдиновым я решительно не согласен, Ломоносов был, бесспорно, чрезвычайно талантливым человеком, и он имел огромные заслуги в организации молодой российской науки. При его деятельном участии создан МГУ, налажен выпуск научных журналов. А вот собственно научных заслуг у него немного, и главная причина этого — незнание высшей математики, в XVIII веке это был уже очень серьёзный недостаток. Например, Ломоносов не сумел предложить правильный закон зависимости упругости воздуха от скорости молекул, ограничившись метафизическими рассуждениями, и открытие сделал Бернулли, хотя Ломоносов располагал более точными опытными данными, чем Бернулли.

Если ещё не читали, найдите книгу Валерия Шубинского «Ломоносов. Всероссийский человек», серия ЖЗЛ. Из всех попадавшмхся мне книг о Михаиле Васильевиче это самое объективное, взвешенное, компетентное и содержательное описание Ломоносова как человека, учёного и деятеля.

По части закона сохранения массы Шубинский солидарен с Дорфманом.

Итак, Ломоносов не открывал закона сохранения материи. Может быть, он доказал его? Сторонники этой точки зрения основываются на опыте, проведенном Ломоносовым, согласно его записям, в 1756 году… Что же, собственно, стремился доказать (и доказал) своим опытом Ломоносов? Только одно — что вес металла не возрастает от «чистого жару», то есть от присоединения теплорода, которого, по справедливому мнению Ломоносова, вообще не существует. Но поскольку большинство химиков считали теплород субстанцией невесомой, сам по себе этот опыт не доказывал кинетической теории теплоты, и Ломоносов это понимал. Что же касается закона сохранения массы, то мы знаем, что Ломоносов не верил в абсолютную пропорциональность массы и веса. Так что о массе, о «количестве вещества», как это называл сам ученый, в данном случае не было и речи.
Но, может быть, опыт Ломоносова доказывает, по крайней мере, закон сохранения веса (а не массы) при химических реакциях?
Прежде всего, нужно помнить, что Ломоносов, как и все его современники, придерживался совершенно неправильного представления о процессах, происходящих при горении металла: то, что мы называем окислением, было для них процессом отделения флогистона. При этом вопрос о том, обладает ли флогистон весом и может ли он рассматриваться как химический реагент, оставался открытым. А значит, невозможно было точно сказать, происходила ли в запаянной колбе химическая реакция…
Те, кто называет закон сохранения материи законом Лавуазье, не до конца правы, а те, кто говорит о законе Ломоносова или законе Ломоносова — Лавуазье, не правы совершенно. Впрочем, у обоих ученых достаточно других заслуг.

Leonid G. Bunich / обс. 15:30, 25 января 2021 (UTC)