Масса понятие: Недопустимое название | Наука | Fandom

Прощай, килограмм! Почему наша единица массы безнадежно устарела

• Николай Воронин
• Корреспондент по вопросам науки и технологий

16 ноября 2018

Обновлено 20 мая 2019

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Эталоны килограмма немного тяжелеют по мере загрязнения поверхности и теряют вес в процессе очистки, так что их массу нельзя считать постоянной

В понедельник, 20 мая — во Всемирный день метрологии — вступает в силу новое определение килограмма, стандартной единицы массы, используемой по всему миру.

И хотя это никак не отразится на нашей повседневной жизни, значение этого шага для научного мира и промышленности, где требуются предельно точные измерения, трудно переоценить.

Килограмм — одна из семи основных единиц международной системы измерений (СИ).

Определения четырех из них — самого килограмма, а также ампера (измеряет силу тока), кельвина (температуру) и моля (количество вещества) — были пересмотрены на Всеобщей конференции мер и весов, которая прошла в конце прошлого года под Парижем, в Версале.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Все килограммовые гири мира сделаны по образцу оригинального эталона, хранящегося во Франции

Оригинальный килограмм

Килограмм — последняя из единиц СИ, в основе которой лежал реальный физический объект. Принятое еще в 1901 году официальное определение ровно так и звучало: «Килограмм — это единица массы, равная массе международного прототипа килограмма».

Международный прототип — это 4-сантиметровый цилиндр, состоящий на 90% из платины и на 10% из иридия. Он был произведен в Лондоне и с 1889 года хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севре под Парижем.

Но физические объекты могут терять атомы (фактически испаряться) или, напротив, впитывать молекулы из окружающего воздуха, так что за прошедшее столетие масса эталона изменилась на несколько десятков микрограммов.

А это значит, что все остальные прототипы килограмма, по которым калибруют весы по всему миру, строго говоря, были не идеально точны.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В повседневной жизни отклонения на тысячные доли грамма заметить невозможно

Столь незначительные отклонения не имеют никакого значения в привычной нам жизни, однако представляют огромную проблему для точных научных вычислений.

«Если когда-нибудь инопланетяне прилетят на Землю, о чем нам еще с ними разговаривать, если не о физике? Но чтобы говорить о физике, нужно будет договориться и об общих единицах измерений. И если мы скажем, что в основе нашей единицы массы лежит металлическая гиря из Парижа, над нами будет смеяться вся Вселенная», — заявил накануне голосования представитель Национального института стандартов и технологий США Стивен Шламмингер.

Новый килограмм

По большому счету, голосование на Всеобщей конференции мер и весов в ноябре прошлого года было формальным: напряженные дебаты уже прошли, (несколько стран предлагали свои, альтернативные определения), решение было согласовано заранее.

Теперь килограмм предполагается измерять при помощи так называемых весов Ватта (или баланса Киббла) — этот прибор определяет массу через постоянную Планка, основную константу квантовой теории.

Проще говоря, определение килограмма увязано с количеством электромагнитной энергии, необходимой для того, чтобы уравновесить объект соответствующей массы. Эталонную гирю заменят электрический ток и напряжение.

Эти величины, в отличие от самого физического объекта, не могут измениться или пропасть. А кроме того, точно отмерять килограмм теперь смогут любые ученые по всему миру, а не только те, у кого есть доступ к оригинальной парижской гире или ее копии.

По словам главы британской Национальной физической лаборатории Теодора Йанссена, отвечающего за стандарты измерения, пятничное голосование — поворотный момент в истории физики.

«Теперь все единицы системы СИ будут основаны на фундаментальных константах природы — вечных, неизменных величинах, — объясняет он. — Это позволит проводить куда более точные измерения и укрепит основы науки в целом».

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

Так выглядят весы Ватта

Что такое неподрессоренная масса, и на что она влияет

Неподрессоренная масса – один из терминов, часто используемых в тест-драйвах и материалах о доработке автомобилей. Обычно он упоминается в контексте замены дисков на более легкие, но само понятие неподрессоренной массы заметно шире. Разбираемся, что это такое, и на что влияет этот параметр.

1. Что такое неподрессоренная масса?

Понять, что такое неподрессоренная масса, несложно: это масса, не поддерживаемая «рессорами» — ну или другими несущими элементами подвески. То есть, все, что несет на себе подвеска – это подрессоренная масса: в нее входят кузов, рама, силовой агрегат и прочие элементы «верхней части» автомобиля. Все же, что находится «ниже амортизаторов и пружин» – это неподрессоренная масса, причем сами несущие элементы подвески тоже добавляют к неподрессоренной массе часть веса.

В число составляющих неподрессоренной массы входят диски, шины, тормозные механизмы, ступичные подшипники и сами ступицы, приводные валы, полуоси, ШРУС, балки и мосты подвески, а также сами пружины и амортизаторы – и рессоры, конечно. К слову, в английском языке термин «неподрессоренная масса» звучит как «unsprung mass» – то есть, «неподпружиненная масса», что несколько проще для понимания.

2. На что влияет неподрессоренная масса?

Чтобы полноценно ответить на этот общий вопрос, стоит понимать, что неподрессоренная масса – это не монолитный груз, подвешенный снизу на автомобиль, а сочетание разных деталей и элементов конструкции, выполняющих разные функции. Однако в целом она влияет на следующие характеристики автомобиля:

• плавность хода;

• устойчивость и стабильность автомобиля;

• расход топлива и динамические характеристики.

3. Как неподрессоренная масса влияет на плавность хода?

Начнем с простого: неподрессоренная масса как таковая влияет на плавность хода. Объяснить это просто: при наезде на дорожную неровность колесо и другие элементы неподрессоренной массы поднимаются вверх, передавая определенное усилие. Оно частично гасится элементами подвески, а частично передается на кузов – и от соотношения массы кузова и неподрессоренной массы зависит то, насколько ощутимым будет передающееся усилие. Условно говоря, если стукнуть два мяча друг о друга, сильнее сдвинется тот, что будет легче. Аналогичная ситуация и здесь: чем меньше будет неподрессоренная масса относительно подрессоренной, тем меньше будет ощущаться усилие, передаваемое ей на кузов. Ну а изменять это соотношение можно только за счет уменьшения неподрессоренной массы, поскольку увеличивать ради этого массу самого автомобиля никто не станет – работа идет как раз над обратным.

Пример неоптимального соотношения неподрессоренной и подрессоренной масс можно отследить на примере пикапов. У них грузовой отсек рассчитан на перевозку сравнительно больших грузов, и когда кузов пуст, неподрессоренная масса оказывает заметно большее влияние, чем могло быть в идеальных условиях: в результате автомобиль «козлит», подпрыгивает на неровностях и не обеспечивает большого комфорта. Когда же кузов загружен, подрессоренная масса вырастает, и ее соотношение с неподрессоренной становится больше – а значит, улучшается комфорт и плавность хода.

3. Как неподрессоренная масса влияет на устойчивость и стабильность автомобиля?

Эти показатели напрямую проистекают из предыдущего объяснения о воздействии неподрессоренной массы на подрессоренную и их взаимного отношения. Все просто: в момент наезда на препятствие неподрессоренная масса движется вверх, и колесо разгружается, а то и вовсе отрывается от дороги. Чем выше при этом неподрессоренная масса относительно подрессоренной, тем дольше колесо будет находиться в таком «подвешенном» состоянии, и наоборот – чем тяжелее автомобиль относительно неподрессоренных масс, тем он быстрее «прижимает» их обратно к дороге.

Продолжая пример с пикапами, можно провести аналогичную параллель. Пустой пикап, двигаясь по неровной дороге, будет больше подпрыгивать на неровностях, и в повороте эти вертикальные колебания будут заметно влиять на устойчивость автомобиля: корму будет переставлять, сносить или уводить в сторону. Если же заполнить кузов грузом, вертикальные колебания кузова снизятся, и автомобиль будет увереннее вести себя в повороте, заметно меньше разгружая колеса на неровностях: это значит, что вырастут показатели устойчивости, стабильности и, в какой-то мере, управляемости.

5. Как неподрессоренная масса влияет на расход топлива и динамические характеристики?

На эти показатели более всего влияет не вся неподрессоренная масса как таковая, а прежде всего элементы, преобразовывающие крутящий момент в движение – шины, диски и приводные валы, которые в случае с зависимой подвеской также считаются частично неподрессоренной массой. Здесь действует простой принцип: более тяжелое колесо или вал труднее раскрутить и обеспечить ему постоянное вращение. Поэтому как приводные валы, так и колеса стараются сделать легкими, сохранив показатели прочности и надежности.

В случае с валами это можно иллюстрировать появлением карбоновых карданных валов, ну а колеса как один из самых легкозаменяемых элементов конструкции – буквально бесконечное поле для тюнинга и улучшения. Здесь и легкосплавные и кованые диски, и диски из карбона, и более энергоэффективные шины с меньшей массой и сниженным сопротивлением качению.

Взаимосвязь колес с расходом топлива и динамическими характеристиками очевидна: чем легче колесо, тем проще и быстрее его будет раскрутить – соответственно, на это потребуется меньше затрат энергии и меньше времени, что означает меньший расход и лучшую динамику автомобиля.

6. Какой должна быть неподрессоренная масса?

Обобщая и подытоживая все вышесказанное, можно сделать главный вывод: усилия инженеров направлены на максимальное уменьшение неподрессоренной массы. Увеличение отношения подрессоренной и неподрессоренной массы нельзя осуществить за счет увеличения подрессоренной массы, а это значит, что единственный способ реализовать желаемое отношение – уменьшить неподрессоренную. Именно поэтому в современных автомобилях мы видим алюминиевые подвески, кованые диски, независимые подвески, исключающие из неподрессоренной массы балки, мосты и карданы, и другие технические решения, направленные на ее снижение.

1.1. Понятия «масса» и «массовое общество». Социальный контроль масс

1.1. Понятия «масса» и «массовое общество»

Трудящееся большинство населения в разные исторические эпохи становилось объектом идейной и политической борьбы, как масса, на которую возлагалась особая роль – носителя социального прогресса. В XX в. в науке сложились два взгляда на то, что такое масса, – социологический и социально-психологический.

Ряд исследователей, основываясь на теориях толпы, разработанных в свое время Г. Лебоном, Г. Тардом, К. Юнгом, утверждают, что понятия «масса» и «толпа» идентичны. Известный социолог Б. А. Грушин дает такое определение: «Массы – это ситуативно возникающие (существующие) социальные общности, вероятностные по своей природе, гетерогенные по составу и статистические по формам выражения (функционирования)» [2,234–235]. Д. В. Ольшанский считает, что масса – это особое объединение людей не по формально-общественному, социально-классовому, а по функциональному, политико-психологическому признаку; в нее объединяются разные люди из различных слоев и классов, охваченные в тот или иной момент действием общих политико-психологических факторов [6,8]. В этих определениях заметно стремление к отождествлению массы и толпы. Такая точка зрения остается одной из наиболее распространенных.

А. И. Яковлев и Н. П. Кириллов считают, что масса идентична народу. Подавляющее большинство населения, проживающего на территории одного государства, образует народ, который можно характеризовать понятием «масса». Эти исследователи апеллируют к В. И. Ленину, который, по их мнению, употреблял понятия «масса» и «народ» как синонимы [10, 704]. Но вряд ли можно согласиться с таким прочтением В. И. Ленина. По Ленину, масса – это совокупность трудящихся, особенно наименее организованных и малопросвещенных, наименее доступных организации [4, 7 93]. Массы делятся на классы, – считал он, – и противополагать массы и классы можно, лишь противополагая громадное большинство вообще, не расчлененное по положению в общественном строе производства, категориям, занимающим особое положение в общественном строе производства

[4,24].

Хотя В. И. Ленин и подчеркивал, что массы делятся на классы, но тут же говорил о громадном большинстве вообще, противостоящем некоему меньшинству – элите. И это громадное большинство наименее организовано и просвещено. Все вышеизложенное – социологическая оценка массы. Ей близка социально-психологическая оценка испанского философа Х. Ортеги-и-Гасета, который считал, что массу образует «средний человек», а не рабочий класс, что общество всегда было подвижным единством меньшинства и массы.

«Меньшинство – это совокупность лиц, выделенных особыми качествами; масса – не выделенных ничем. Речь, следовательно, идет не только и не столько о «рабочей массе». Масса – это ««средний человек»»… В сущности, чтобы ощутить массу как психологическую реальность, не требуется людских скопищ. По одному-единственному можно определить, масса это или нет. Масса – всякий и каждый, кто ни в добре, ни в зле не мерит себя особой мерой, а ощущает таким же, ««как и все»», и не только не удручен, но доволен собственной неотличимостью» [7,45–46].

По мнению Х. Арендт, потенциально «массы» существуют в каждой стране, образуя большинство из огромного количества нейтральных, политически равнодушных людей [1,4)5]. У Г. Маркузе находим ту же связь массы и «среднего человека»: масса – это люди, неосвобожденные от пропаганды, зависимости и манипуляций, неспособные знать и понимать факты и оценивать альтернативы, это большая часть народа, настроенная консервативно [5,

33, 336].

Понятие «масса» – ключевое в доктрине массового общества. Так социологи характеризуют общество, в котором главенствует социальная психология масс, господствуют массовое производство и потребление, массовая коммуникация и массовая культура, в итоге формирующие массовые ценности. Массовое общество включает в себя и гражданское общество со всеми его институтами, опирающимися на общественное мнение. По сути, современная западная цивилизация пришла к массовому обществу.

Сегодня основным противоречием западной цивилизации становится противоречие между массовым и гражданским обществом, основными атрибутами которого являются свобода, демократия, равенство.

Из-за разного понимания массы в социологии существуют различные трактовки массового общества. По элитарной концепции Г. Лебона, Г. Тарда, X. Ортеги-и-Гасета масса – это «грядущий хам», «свинячье множество», толпа. Общим, что их объединяет, является склонность к анархии, хаосу, массовым беспорядкам, «восстанию масс», диктатуре.

По антитоталитарной концепции X. Арендт, Э. Ледерера, Ж. Бодрийяра, масса – это аморфное образование, «функционирующее как гигантская черная дыра», масса – «молчаливое большинство, загипнотизированное информацией», насыщенное эмоциями, которыми следует управлять. Этим как раз и занимается элита, манипулируя настроениями массы на бытовом, социально-политическом и социально-экономическом уровнях. Отсюда шаг до фашизма, к которому приравнивается по их концепции и социализм.

К антитоталитарной концепции примыкает либеральная концепция Р. Миллса и Д. Рисмена. Согласно ей, масса – пассивное множество полуобразованных людей, объединенных общими интересами в «одинокую» толпу, которую контролирует так называемая общественная «машинерия». Под этой «машинерией» подразумевается бюрократический аппарат, обеспечивающий конформизм, манипулирование и контроль масс.

И наконец, в демократической концепции Д. Бэлла, С. Липсета и Э. Шилза масса рассматривается под углом развития, «возвышения», приближения к элите. Этому способствует формирование в массе среднего класса, который становится основой общественного согласия. Продукты массового общества – массовые коммуникации, массовая культура – объединяют разные гетерогенные группы, «выплавляют» образованную массу людей, для которых характерны определенные ценности. Общественное массовое мнение здесь становится средством завоевания и удержания власти. При этом политика превращается в технологию управления, в средство достижения компромиссов между различными социальными группами, в инструмент стабилизации общества, социального контроля, обеспечивающего массовое поведение в соответствии с конституционными нормами. Так благодаря технологиям управления, социального контроля масс разрешается противоречие между массовым и гражданским обществом, которые не могут существовать одно без другого.

Жизнь массового общества, управляемого сегодня определенными технологиями, становится наиболее понятной, если обратиться к концепции нидерландского историка Й. Хейзинги об игровом характере культуры, изложенной в его оригинальном труде «Человек играющий». Феномен игры он определяет следующим образом:

«Мы можем назвать игру свободной деятельностью, которая осознается как «не взаправду» и вне повседневной жизни выполняемое занятие, однако она может целиком овладевать играющим, не преследуя при этом никакого прямого материального интереса, ни пользы; свободной деятельностью, которая совершается внутри намеренно ограниченного пространства и времени, протекает упорядоченно, по определенным правилам и вызывает к жизни общественные группировки, предпочитающие окружать себя тайной, либо подчеркивающие свое отличие от прочего мира всевозможной маскировкой» [11, 24].

Важно замечание Хейзинги о том, что «игровой элемент» по большей части «растворяется, ассимилируется в сакральной сфере, кристаллизуется в учености и в поэзии, в правосознании и формах политической жизни» [11,61–62]. Подчеркнем: «в формах политической жизни», поскольку игра допускается в сферу политики, политических технологий.

Хейзинги выделяет ряд признаков, характеризующих игру: 1) обязательное присутствие желания играть, которое, правда, можно и развивать современными технологиями; 2) понимание игры как вымысла, противостоящего реальности «обыденной» жизни; 3) наличие временных и пространственных рамок игры; 4) существование внутриигрового пространства определенного порядка. К этому можно добавить и такие признаки игры, как состязательность, увлекательность, напряжение и воодушевление «игроков», нетривиальность решений и поступков в ходе игры. Если все эти игровые признаки присутствуют в политической и в социально-экономической жизни общества, значит, используются технологии управления массовым сознанием и настроением.

Игра, по Хейзинги, концентрирует, стягивает в одно целое силы общества. Организация и проведение выборов политических лидеров и депутатов парламента, борьба за голоса избирателей в ходе выборной кампании, изобретательность в этой борьбе конкурирующих сторон, разнообразие форм развития социальной и экономической активности масс – разве это не феномен игры, столь присущей массовому обществу и столь захватывающей для человека массы? Одной из слабостей социально-политической системы в Советском Союзе была неразвитость игрового начала в социально-политической жизни.

Западная система – игровая. Здесь даже насилие над личностью не столь заметно, потому что несет в себе элемент игры. И чем разнообразнее формы и приемы социальных и политических игр, тем стабильнее, устойчивее социальная система и управляемое массовое общество. Технологии социального контроля масс – это «играющие» технологии. Вот почему в массовом обществе такая весомая роль принадлежит службам по связям с общественностью – организаторам «играющего человека». Непреходящий феномен теории Хейзинги в том, что она дает возможность осмыслить роль игры в жизни массового общества. Хотя сам Хейзинга об этом даже не подозревал, когда в 1938 г. писал свой труд.

Подводя итог, отметим, что понятие «масса», или «массы», достаточно разноплановое. Но, как правило, им определяют множество людей среднего уровня, каждый из которых ощущает себя похожим на других. Эти люди составляют основу массового общества. В социологии существуют различные концепции массового общества: элитарная, антитоталитарная, либеральная, демократическая. Именно в рамках демократической концепции разрешается противоречие между гражданским и «массовым» обществом. Это происходит благодаря использованию в социально-политической жизни технологий массовых коммуникаций.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Инвариантная масса • Физика элементарных частиц • LHC на «Элементах»

Инвариантная масса — исключительно важная характеристика коллектива частиц, описывающая их разлет относительно друг друга. Без измерения и обсуждения инвариантной массы не обходится практически никакой анализ современных коллайдерных данных. Однако прежде, чем рассказывать об инвариантной массе, начнем с одного недоразумения, касающегося понятия массы.

Масса не растет со скоростью!

Есть широко распространенное убеждение, что масса растет со скоростью; ее часто называют «релятивистской массой». Это убеждение основано на неправильной интерпретации связи между энергией и массой: мол, раз с увеличением скорости растет энергия, значит растет и масса. Это утверждение встречается не только во многих популярных книжках, но и в школьных и даже в вузовских учебниках физики.

Это утверждение неверно (для пущей педантичности см. приписку ниже мелким шрифтом). Масса — в том виде, в котором это слово понимает современная физика, и в особенности физика элементарных частиц, — от скорости не зависит. От скорости зависит энергия частицы и ее импульс, при околосветовых скоростях меняются законы динамики и кинематики. Но масса частицы — величина, которая связана с полной энергией E и импульсом p формулой

m² = E²/c⁴ – p²/c²,

остается неизменной. В популярных материалах эту величину называют «массой покоя» и противопоставляют ее «релятивистской массе», но подчеркнем еще раз: это разделение проводится только в популярных материалах и в некоторых курсах физики. В современной физике нет никакой «релятивистской массы», в ней есть только «масса», определенная этим уравнением. Термин «релятивистская масса» — это неудачный прием популяризации физики, давным-давно уже от настоящей физики оторвавшийся.

Для читателя, который уже наслышан об этой проблеме, а может быть, даже поучаствовал в спорах по поводу нее, такая точка зрения может показаться несколько «экстремистской». Ведь формально мы можем ввести понятие релятивистской массы и переписать все уравнения с помощью нее, а не настоящей массы, и никакой математической ошибки мы при этом не совершим. Так почему же «релятивистскую массу» лишают права на существование?

Дело в том, что этот термин бесплоден с научной точки зрения и вреден с педагогической. Во-первых, опыт показывает, что он вовсе не упрощает понимание теории относительности (если под пониманием подразумевать что-то большее, чем просто знание нескольких слов). Во-вторых, он сбивает с толку «житейскую интуицию» непосвященного читателя и часто приводит его к ошибочным умозаключениям (например, о том, что тело, движущееся со скоростью, достаточно близкой к скорости света, неизбежно превратится в черную дыру из-за «возросшей массы»). Этот термин подспудно настраивает интуицию читателя на принятие выводов о том, что с частицей могут происходить изменения, зависящие от системы отсчета. И наконец, — повторим снова! — «релятивистская масса» не соответствует ни одной реальной характеристике частицы, которые знает современная физика; это исключительно прием популяризации физики.

Поэтому с образовательной точки зрения намного полезнее вообще не вводить этот термин.

Подробнее про происхождение и вред этого заблуждения см. в многочисленных публикациях выдающегося физика Льва Борисовича Окуня, например в заметке «Релятивистская» кружка.

Инвариантная масса

Пусть у нас есть две частицы с энергиями E₁ и E₂ и импульсами p₁ и p₂ (жирный шрифт указывает на то, что импульс — вектор). Это могут быть две сталкивающиеся или две разлетающиеся частицы, неважно. Их массы, разумеется, вычисляются по энергиям и импульсам в соответствии с приведенной выше формулой.

Мы хотим теперь что-то узнать о свойстве этой пары частиц как единой системы. Мы можем написать полную энергию E₁₂ и полный импульс p₁₂ этой системы, E₁₂ = E₁ + E₂, p₁₂ = p₁ + p₂, при этом импульсы суммируются как вектора. А значит, мы можем вычислить и некую похожую на массу величину m₁₂ по формуле

m₁₂² = E₁₂²/c⁴ – p₁₂²/c².

Эта величина m₁₂ и называется инвариантной массой пары частиц. Ее важнейшее свойство состоит как раз в том, что она инвариантна, то есть не зависит от системы отсчета, в которой мы проводим вычисление (хотя энергии и импульсы зависят).

Обратим внимание, что инвариантная масса вовсе не равна сумме масс двух частиц! Более того, несложно доказать, что m₁₂ ≥ m₁ + m₂, причем равенство возможно только тогда, когда две частицы движутся с одинаковыми скоростями (то есть первая частица покоится с точки зрения второй). Итак, для пары частиц у нас имеются три независимых характеристики, не зависящие от системы отсчета: m₁, m₂ и m₁₂.

Если мы изучаем не две частицы, а больше, то инвариантные массы по этим правилам можно сосчитать не только для всей системы целиком, но и для любой пары, тройки и вообще любой комбинации этих частиц. Заметьте, что сосчитав эти массы, мы еще ничего не утверждаем про сами частицы, про их происхождение, про то, в каких «отношениях» они состоят друг с другом. Это просто дополнительные кинематические величины, которые не зависят от системы отсчета.

Инвариантная масса как «метка» происхождения частиц

Инвариантная масса характеризует, насколько бурно частицы разлетаются друг от друга, насколько интенсивен этот разлет (или их столкновение, если речь идет о сталкивающихся частицах). Говоря совсем упрощенно, если разлет частиц представить себе как «микровзрыв» коллектива частиц, то инвариантная масса характеризует «энергетический баланс» этого микровзрыва. Для примера на рис. 1 показаны две ситуации, в которых энергии двух частиц E₁ и E₂ и модули их импульсов |p₁| и |p₂| одни и те же, но инвариантные массы разные.

Главная польза от инвариантной массы в том, что она помогает узнать происхождение этих частиц: получились ли они от распада какой-то одной промежуточной нестабильной частицы или же родились в разных процессах. В первом случае их инвариантная масса примерно совпадает с массой этой нестабильной частицы, а во втором случае она может быть произвольной. Этот прием сплошь и рядом используется при анализе результатов столкновений элементарных частиц; именно с помощью него мы узнаем о быстротечном существовании нестабильных частиц и умеем отделять разные типы событий друг от друга.

Возьмем ставший уже знаменитым пример: поиск хиггсовского бозона на Большом адронном коллайдере через его распад на два фотона. Если хиггсовский бозон рождается в столкновении, он может распасться на два фотона (рис. 2, слева). Но такая же пара фотонов может получиться и сама по себе, безо всяких промежуточных частиц, просто за счет излучения фотонов кварками (рис. 2, справа). Детектор в обоих случаях увидит пару фотонов и не сможет сказать, за счет чего они появились. Просто детектируя фотоны, мы не сможем доказать, что у нас действительно иногда происходит рождение и распад бозона Хиггса.

На помощь приходит изучение инвариантной массы двух фотонов m_γγ. В каждом конкретном событии с двумя фотонами надо вычислить эту инвариантную массу, а затем подсчитать, сколько событий с какой инвариантной массой у нас получилось, и построить график: количество событий в зависимости от m_γγ. Если хиггсовского бозона в данных нет (или пока не видно), эта зависимость будет плавной — ведь энергии и импульсы двух фотонов не связаны, поэтому инвариантная масса может получиться какой угодно. Если же хиггсовский бозон есть, на графике должен проступить бугорок. Этот бугорок — это те дополнительные события, которые получились именно за счет рождения бозона Хиггса и его распада на два фотона. Положение бугорка укажет на массу бозона, а его высота — на интенсивность этого процесса.

На рис. 3 показаны данные детектора ATLAS по результатам 2011-го и 2012 года в области инвариантной массы двух фотонов от 100 до 160 ГэВ. Виден более-менее плавный фон, уменьшающийся с ростом m_γγ и вызванный как раз независимым рождением двух фотонов. И на этом фоне хорошо заметен нужный бугорок в районе 125 ГэВ. Он не слишком сильный, но благодаря маленьким погрешностям у него большая статистическая значимость, а значит, существование новой частицы, распадающейся на два фотона, можно считать экспериментально доказанным.

Дополнительная литература:

Избыточный вес | Tervisliku toitumise informatsioon

Что такое избыточный вес и ожирение? Если индекс массы тела составляет от 25 до 29,9, это называется избыточным весом. Но если он составляет 30 или больше, это уже ожирение.

В 2014 году, по данным ВОЗ, имели лишний вес 1,9 миллиарда взрослых людей, а 600 миллионов из них, то есть 13% населения, – ожирение. В странах Евросоюза людей с ожирением около 20%. К сожалению, количество людей с лишним весом и ожирением растет и в Эстонии. Согласно проведенному в 2014 году Институтом развития здоровья исследованию поведения в отношении здоровья взрослого населения Эстонии (16–64-летних жителей), доля людей с избыточным весом составляет 32,5%, с ожирением – 19,5%. Десятью годами ранее, то есть в 2004 году, их было соответственно 28,4% и 14,4%. Таким образом, можно сказать, что вес более половины жителей Эстонии выше рекомендуемого.

Еще более тревожит непрерывно возрастающее количество детей с ожирением. В 2015 году в странах Европейского союза примерно 30% детей имеют избыточный вес. На основании собственной оценки массы тела и роста в ходе международного исследования поведения в отношении здоровья школьников (HBSC 2014), в Эстонии 11,2% детей имеют лишний вес, а 2,4% – ожирение. Среди 11–15-летних детей мальчиков с лишним весом и ожирением в сумме 16,6%, девочек – 10,6%.

Факторы образования избыточного веса

Почему одни люди толстые, а другие стройные? Масса тела контролируется только наследственными факторами обмена веществ или воздействием внешних условий? Пищевое поведение управляется внутренними регуляторами организма или является свободной волей человека?

Исследования связывают лишний вес с множеством факторов:

• Малая физическая нагрузка, частый просмотр телепрограмм и пользование компьютером. Еще сто лет назад человек мог потреблять в сутки около 3000 ккал, поскольку занимался тяжелой физической работой и расходовал получаемую с пищей энергию. На основной обмен веществ взрослая женщина затрачивает около 1300–1400 ккал, мужчина 1600–1900 ккал в сутки. В настоящее время на физические нагрузки человек трудоспособного возраста расходует в среднем 400–1200 ккал в сутки. Таким образом, дневной запас пищевой энергии человека трудоспособного возраста, в зависимости от характера работы и деятельности, должен составлять около 1900–2800 ккал.
• Пропуск приемов пищи. Регулярное питание – важный фактор достижения и поддержания нормального веса. Слишком долгие перерывы между приемами пищи вызывают ощущение голода.
• Частое питание вне дома и обильное потребление фаст-фуда. Редкое питание вне дома не составляет проблемы, но если оно учащается, суточное потребление энергии выходит из-под контроля, поскольку трудно оценивать пищевую ценность съеденной пищи.
• Низкий уровень образования. Образованные люди обычно более осведомлены и о здоровом питании. Они также могут позволить себе покупать пищу высокой пищевой ценности.
• Повышение благосостояния беднейших слоев населения. Если людям долго приходилось затягивать ремень потуже, а теперь их доходы выросли, они хотят наверстать упущенное и попробовать все, от чего раньше приходилось отказываться.
• Расстройства сна. Исследования показали, что слишком короткий сон затормаживает выделение гормона лептина, вызывающего чувство сытости, и влияет на обмен веществ. Поэтому возрастает и риск избыточного веса.
• Лишний вес у беременных и новорожденных. И то, и другое повышает риск лишнего веса у ребенка.
• Генетическая предрасположенность. Аппетит и метаболизм контролируются многочисленными генами, и в очень редких случаях их сочетание благоприятствует лишнему весу и ожирению. В большинстве случаев большая масса тела у детей родителей с лишним весом связана все-таки с семейными пищевыми привычками.
• Многие другие факторы.

Масса это

от лат. massa – глыба, масса) – мера инертных и гравитац. свойств материальных объектов. Филос. значение понятия М. определяется его тесной связью с категориями материи, движения, пространства и времени. Исторически понятие М. формировалось в связи с понятием материи, ее меры и движения. Поиски меры материи связаны с определ. идеями о ее структуре и сохранении. Античный атомизм трактовал принцип неуничтожимости и несотворимости материи как сохранение неделимых, вечно существующих атомов. Опираясь на идеи атомизма, Ньютон ввел понятие М., или количества материи, как меры таковой, пропорциональной плотности и объему тела. Задача определения М. тела в принципе сводится здесь к тому или иному способу счета неделимых частиц материи в единице объема. Поиски законов движения материи вели к открытию фундаментальных свойств материальных объектов. Тела отличаются друг от друга не только числом частиц (количество материи), но, в частности, и свойством и н е р ц и и. Инерция трактовалась в классич. физике как свойство – атрибут, присущий атому и, следовательно, макроскопич. телу, составленному из этих атомов. М. как число атомов в данном теле естественно выступала как мера инерции тела. Инерция рассматривалась как косность материи, как ее полная пассивность по отношению к движению. Принцип инерции позволил придать понятию M. форму физич. величины, измеряемой в эксперименте. Понятие М. формировалось и в связи с исследованием гравитационных взаимодействий. Понятие гравитационной М. по своему содержанию не зависимо от понятия инертной М. Проблема состоит в том, чтобы выяснить, откуда и на каких основаниях было введено в закон тяготения понятие гравитационной М. Инертная и гравитационная М. пропорциональны, а при соответств. выборе единиц равны. На этом основании можно было бы считать, как иногда допускается, что понятие M. берется из второго закона Ньютона Однако такое решение вопроса логически несостоятельно, ибо сама возможность пропорциональности инертной и гравитационной М. реализуется только тогда, когда введено понятие гравитационной М. В силу этого понятие гравитационной М. могло быть введено только на основаниях, лежащих вне системы механич. понятий. И действительно, открытию законов механич. движения предшествовало открытие закона тяготения. Заслуга Ньютона заключалась именно в том, что он смело ввел понятие М., опираясь на атомистич. идеи. Формирование понятия М. способствовало открытию закона тяготения: Т.о., понятие М. уже в классич. физике складывается из трех структурных элементов общего понятия — М. как число материальных частиц, М. гравитационная и М. инертная. Каждый из них имеет относительно независимое содержание. Их связь физически проявляется в упомянутой пропорциональности гравитационной и инертной М. В общей теории относительности пропорциональность инертной и гравитационной М. послужила исходным принципом (принцип эквивалентности) в построении совр. теории гравитации. Эта пропорциональность, в свою очередь, может быть понята в свете данных совр. науки на основе единства пространства и времени. Гравитация, согласно теории относительности, взаимосвязана с геометрич. свойствами пространства. Инертная М., в свою очередь, оказывается в тесной связи со временем. Глубокая связь пространства и времени может служить теоретич. объяснением родства инертной и гравитационной М. Развитие понятия М. определялось в процессе познания развитием научных знаний о видах материи и ее структуре. Исследование электромагнитных явлений привело к открытию нового вида материи – электромагнитного поля. Совр. физика позволяет рассматривать и другого рода поля как материальные объекты. В связи с исследованием движения электрич. заряженных частиц в электромагнитном поле возникла необходимость ввести понятие электромагнитной М. При этом оказалось, что электромагнитная М., напр., электрона изменяется в зависимости от скорости его движения. Это изменение электромагнитной М. открывало возможность объяснить инерцию на пути исследования электромагнитных процессов. Предполагалось, что у электрона остается механич. неизменная М. наряду с электромагнитной М., обусловленной его электрич. зарядом. При этом фактич. зависимость суммарных инертных свойств электрона экспериментально, как полагали, не должна совпадать с законом изменения одной только электромагнитной М., ибо электромагнитная М. – величина изменяющаяся, а механич. М. электрона считалась в то время неизменной. Но в экспериментах, поставленных в начале века, электроны вели себя так, словно их М. имеет целиком полевую природу. Это послужило основанием для заявлений о полном сведении М. электрона к электромагнитной М. А т.к. с понятием неизменной М. в классич. смысле связывалось представление о материи, то обнаруженные факты дали повод говорить о сведении материи к электричеству. В дальнейшем, однако, выяснилось, что сущность М. электрона, как и др. частиц, не исчерпывается электромагнитной природой. Это следовало уже из теории относительности. Эйнштейн открыл общий закон изменения М. со скоростью движения, применимый для любых частиц, обладающих собств. М., вне зависимости от наличия или отсутствия у них электрич. заряда. Этот закон по математич. форме совпадает с законом зависимости электромагнитной М. от скорости движения. Из него следует, что поскольку закон зависимости массы электрона один и тот же как для механич., так и для электромагнитной М., то вывод, что М. электрона имеет исключительно электромагнитную природу, нельзя считать достоверным. Совр. квантовая теория полей показывает, что не только электромагнитное поле, но и поля другой природы вносят нек-рый вклад в полную М. частицы; однако она не дает оценки относит. вклада тех или иных полей в М. частицы. Вопрос о природе М. в этом смысле остается нерешенной проблемой. Общий закон зависимости М. от скорости движения указывает на глубокую связь М. с энергией. Известно, что чем больше скорость тела, тем больше кинетич. энергия и вместе с тем, как это следует из закона зависимости М. от скорости, тем больше М. тела. В силу закона взаимосвязи М. и энергии (Е=mс2) М. оказывается не только мерой инерции и гравитации, но может выступать и как мера энергии. Закон изменения М. тела со скоростью его движения и закон взаимосвязи М. и энергии внесли изменение в понятие М. и в др. отношении. Существуют частицы, имеющие М. покоя, или собств. М. При движении этих частиц с нек-рой скоростью у них возникает дополнит. М., к-рая при приближении этой скорости к скорости света неограниченно возрастает. Общая М. таких частиц складывается из этих двух родов масс. М. частицы в системе, связанной с самой частицей, будет иметь вполне определ. фиксиров. значение. Это и будет собств. М. частицы, являющаяся ее специфич. характеристикой, отличающей данную частицу от других. Но т.к. частицы движутся по отношению к др. системам, то они вместе с тем обладают еще и динамич. массой. М. покоя инвариантна по отношению к пространств. перемещениям частицы как чего-то целого, в то время как динамич. масса – изменяющаяся в этом отношении величина. Однако М. покоя – не абсолютно неизменная величина. Она неинвариантна по отношению к структурным изменениям материи. Если частицы с определ. собств. М. входят как часть в целое структурное образование, то собств. М. этого целого не равна простой сумме собств. М. частиц, составляющих это целое. Ядро имеет вполне определ. по величине собств. М., к-рая, однако, не равна сумме собств. М. составляющих его частей – протонов и нейтронов. Это изменение собств. М. получило название дефекта М. Таким образом, М. покоя оказывается изменяющейся величиной и величина этого изменения служит характеристикой структурных связей элементарных частиц, образующих более сложные устойчивые дискретные единицы материи – ядра, ионы, атомы, молекулы. Величина дефекта М. может быть выражена через величину энергии. Это обстоятельство служит порой поводом к тому, чтобы явление дефекта М. описывать как явление превращения М. или даже материи в энергию. Эти утверждения противоречат фактич. содержанию понятий M. и энергии. Такой вывод можно было бы сделать лишь в том случае, если, во-первых, под М. понимать только М. покоя и, во-вторых, если рассматривать энергию ядерных реакций вне связи с М., как чистую энергию. Обнаружение изменчивости динамич. М. со скоростью движения, выяснение изменчивости собств. М. в связи со структурными изменениями материи не отменяет общего понятия М., но выявляет лишь сложный состав этого понятия. Подобно тому, как общее понятие энергии предполагает специфич. формы ее проявления, общее понятие М. также может проявляться в специфич. формах. Если при этом учитывать закон взаимосвязи М. и энергии, то неизбежен вывод, что не существует чистой энергии как таковой. Энергия в любой форме всегда связана с соответств. типом М. В силу этого нет логич. оснований утверждать, что M., a тем более материя, может превращаться в энергию. М. и энергия – два взаимосвязанных, не отделимых друг от друга свойства материальных объектов. В свете совр. атомистики М. уже не может рассматриваться как количество материи, ибо элементарные частицы не являются неизменными структурными элементами материи, как это представлялось в классич. атомизме. Можно говорить лишь о различных аспектах единого понятия М. – структурном, инерционном, гравитационном. М. может выступать в качестве меры инерции и гравитации в силу того, что она подчиняется соответствующему закону сохранения. При этом закон сохранения М. может выполняться лишь для полной М., включающей в себя все специфич. типы М. – М. покоя, динамич. М. и М., соответствующую дефекту М. в ядерных реакциях. Дефект может реализоваться либо в форме динамич. М., либо в форме М. квантов поля, напр. М. фотонов. В силу этого можно говорить о законе сохранения и превращения массы. Т.к. М. выступает как мера фундаментальных свойств материи – инерции и гравитации, а энергия есть мера движения, в законе взаимосвязи M. и энергии проявляется неразрывность материи и движения. Лит.: Энгельс Ф., Диалектика природы, М., 1955; Ленин В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Соч., 4 изд., т. 14; Max Э., Механика, [СПБ ], 1909; Эйнштейн ?., Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии, в кн.: Принцип относительности. Сб. работ классиков релятивизма, М.–Л., 1935; Ньютон И., Матем. начала натуральной философии, в кн.: Крылов А. Н., Собр. трудов, т. 7, М., 1936; Декарт Р., Начала философии, Избр. произв., [М. ], 1950; Ломоносов М., [Письмо ] Л. Эйлеру, Избр. филос. произв., [М. ], 1950; Усп. физич. наук, т. 48, вып. 2, 1952; Лоренц Г. ?., Теория электронов, пер. с англ., 2 изд., М., 1956; Овчинников ?. ?., Понятия массы и энергии в их историч. развитии и филос. значении, М., 1957; Павлов А. И., О количественной определенности материи физ. объектов, в сб.: Уч. зап. Череповец. пед. ин-та, т. 2, [Вологда ], 1959; Jammer M., Concepts of mass in classical and modern physics, Camb. (Mass.), 1961. H. Овчинников. Москва.

Пандемия ожирения: у семи из десяти детей повышенная масса тела | Статьи

По ожирению среди женщин наша страна — в пятерке мировых лидеров. Около 40% населения имеют полиморфизм гена FTO — «гена сладкоежек». По словам эндокринологов, как только мужчина начинает прибавлять в весе, он потихоньку  «превращается в женщину», и наоборот. На круглом столе в «Известиях» врачи назвали два верных способа выработки «гормона похудения», объяснили, почему стройные первоклассники вырастают в полных подростков, отчего бессмысленно без контроля врача садиться на диету и зачем России нужна национальная программа по борьбе с ожирением.

Мир становится тяжелее

«Известия»: Тема ожирения затрагивает весь мир. Эксперты говорят, что оно уже стало эпидемией. Почему к ожирению применим этот термин?

Алексей Ковальков, российский врач-диетолог, доктор медицинских наук РАЕН, профессор: Я бы уже назвал ожирение пандемией. Но точной статистики заболеваемости в России нет ни у кого, потому что большинство заболевших не доходят до врача.

Развитие ожирения такими темпами связано с несколькими причинами. Главная из них в том, что лечение этого системного заболевания ни в одной стране мира не входит в медицинскую страховку. Таких специалистов в районных поликлиниках нет.

Фото:  ИЗВЕСТИЯ/Артем Коротаев

Алексей Ковальков, российский врач-диетолог, доктор медицинских наук РАЕН, профессор

Вторая причина — в нехватке самих диетологов. Третья — в абсолютной безграмотности населения в отношении правильного питания.

Александр Батурин, профессор, доктор медицинских наук, руководитель научного направления «Оптимальное питание» ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»: По распространенности ожирения среди женщин мы входим в пятерку стран-лидеров, российские мужчины в середине списка.

В зарубежных странах ожирение реже встречается среди образованных людей с высоким доходом, а у нас наоборот. Даже образованные люди не умеют сбалансировать пищевой рацион и физическую активность.

Алексей Ковальков: В Америке человек гордится тем, что у него есть свой диетолог. А у нас если сказать друзьям, что ходишь к диетологу, то сразу услышишь: «Сколько диет в интернете, только деньги тратишь. Жрать меньше надо и больше двигаться».

Александр Батурин: Эпидемия ожирения возникла из-за нарушения баланса между энергией, которую человек расходует, и энергией, которую получает с пищей. Чуть больше 20 лет назад вопрос подняли США, Великобритания, ряд европейских стран, где около 30% взрослого населения и 20% детей имели ожирение.

В 2013 году Росстат при нашем участии выполнил эпидемиологическое обследование 100 тыс. человек. Оказалось, что на тот момент 27–28% женщин и 16–17% мужчин имели ожирение. В этом году Росстат проводит повторное обследование, его результаты мы сможем увидеть в начале следующего года.

Анна Гончарова, врач-эндокринолог Центра им. Федорова, ГНЦ РФ ИМБП РАН, доктор медицинских наук: Сегодня утром я посмотрела 12 пациентов, и девять из них имели либо избыточную массу тела, либо ожирение.

«Известия»: Ожирение приводит к проблемам эндокринной системы или наоборот?

Анна Гончарова: Ожирение — собирательное понятие. Есть генетически обусловленный тип, есть последствия нарушения питания, есть и заболевания. В каждом случае наблюдаем клубок психосоматических и соматопсихологических проблем.

Как врачу мне мешает то, что еда стала удовольствием и люди не готовы отказаться от него. Спрашиваю 12-летнюю девочку, откровенно толстую: «Может быть, ты хочешь стать в будущем талантливым менеджером? Играть в театре? Ведь внешность важна». Она на меня смотрит лукаво и говорит: «Пока толстый сохнет, худой сдохнет». Что мы ответим?

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Артем Коротаев

Анна Гончарова, врач-эндокринолог Центра им. Федорова, ГНЦ РФ ИМБП РАН, доктор медицинских наук

Другая девочка, понимая, что родители борются с ее весом, ест пакеты орехов под подушкой, тайком ходит в «Макдональдс». Да, у нее есть повышенный уровень инсулина и C-пептида как первопричина болезни, но ожирение — это еще и колоссальная психологическая проблема, корни которой кроются в первую очередь в семейных отношениях и ценностях.

«Известия»: Есть заболевания, при которых невозможно избежать лишнего веса?

Алексей Ковальков: Эндокринных заболеваний, которые приводят к развитию ожирения, всего 5%, но у всех полных людей мы находим изменения гормонов или ферментов или неполноценную выработку эндорфинов, которую они восполняют сладкой и жирной едой.

Александр Батурин: Как только мужчина начинает прибавлять вес, он потихоньку превращается в женщину. Тестостерон снижается, а эстрогены начинают превалировать. У женщины — то же самое, но ситуация с гормонами — обратная.

Около 40% населения имеют полиморфизмы гена FTO — «гена сладкоежек». Он способствует накоплению жира.

«Известия»: Какой тип ожирения самый опасный?

Александр Батурин: Существуют виды ожирения по типу «груша» и по типу «яблоко». Риск выраженных осложнений, связанных с развитием диабета, инфарктов, инсультов значительно выше у тех, у кого ожирение по типу «яблоко».

«Известия»: К кому в первую очередь должен бежать человек, который хочет похудеть: к психологу, к эндокринологу?

Анна Гончарова: Конечно, к эндокринологу. Он обязан дать рекомендации по здоровому питанию, при необходимости назначить медикаментозное лечение, проконсультировать по особенностям лечебной физкультуры.

Алексей Ковальков: Лечить ожирение должен всё же диетолог, а еще лучше диетолог-эндокринолог. Не устранив первопричину — гормональное нарушение, стойкой ремиссии вы не добьетесь.

Александр Батурин: При ожирении пациентам обязательно посещать психолога, потому что формируется много зависимостей.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Артем Коротаев

Александр Батурин, профессор, доктор медицинских наук, руководитель научного направления «Оптимальное питание» ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Алексей Ковальков: Еще нужна консультация косметолога, потому что есть жировые ловушки, которые сами до конца не уходят. В идеале — и нутрициолога, чтобы справиться с «голодом по микроэлементам». Это когда вы хотите есть, подходите к холодильнику и понимаете, что вам ничего не подходит, но начинаете есть всё подряд. А организму просто не хватает каких-то микроэлементов.

Ожирение — это системное заболевание, которое должно лечиться в условиях многофункциональной клиники. Но таких у нас почти нет.

Худые дети полной матери

Алексей Ковальков: Когда я работал в Америке, наблюдал типичную картину: у очень полных матерей все дети худые. Но это временно. В первом классе среди детей будет два толстяка, в пятом — уже человек десять.

Анна Гончарова: Дети до семи лет «растут на гормонах» щитовидной железы и соматотропном гормоне, которые являются липолитиками, анаболиками. У них «всё уходит в рост». В период пубертата появляются колебания гормонального статуса. У одних из-за этого возникает дисфункция щитовидной железы с уходом в гипотиреоз, что может провоцировать ожирение. У других формируется первичная инсулинорезистентность и гиперинсулинемия — это первый признак метаболического синдрома. Третья группа — дети с нейроэндокринным синдромом. Он связан с неадекватной суточной выработкой кортизола и ассоциированной с ней инсулинорезистентностью. Каждая из этих групп может иметь свои клинические особенности и требует своего подхода.

Второй период гормональной нестабильности наступает после родов. У многих женщин есть физиологическая задержка снижения пролактина после длительной физиологической лактации, у многих провоцируются заболевания щитовидной железы через год после каждых родов. Все эти факторы могут приводить к изменению веса.

Наконец, в период ранней постменопаузы снова меняется гормональный статус, как у мужчин, так и у женщин. Большинство людей либо недообследованы, либо не хотят лечиться, либо делают это эпизодически.

«Известия»: В последнее время число детей с ожирением растет или снижается?

Светлана Зайцева, доцент кафедры педиатрии Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова, врач-педиатр ЦДКБ ФМБА России: В 1980-е годы из 10 детей один был с ожирением. Сейчас семь из десяти — с повышенной массой тела. Проблема ожирения, с моей точки зрения, начинается с первых лет жизни ребенка и во многом определяется как его диетой, так и физической активностью. Особенности питания детей первых лет жизни и, в частности, грудное вскармливание предупреждают развитие повышенных прибавок веса детей на первом году. А последующее правильное питание и физическая активность снижают риск ожирения во взрослом возрасте.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Артем Коротаев

Светлана Зайцева, доцент кафедры педиатрии Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова, врач-педиатр ЦДКБ ФМБА России

Алексей Ковальков: До полутора лет закладывается количество жировых клеток. Второй период идет во время наступления месячного цикла.

Светлана Зайцева: Понимая это, педиатры большое значение уделяют оценке физического развития ребенка. Именно педиатр на приеме первым выявляет пациента с избыточной массой тела, дает рекомендации по питанию и по необходимости направляет к эндокринологу. Все это является обязательной процедурой педиатрического наблюдения и оплачивается системой ОМС.

Алексей Ковальков: Почему только к эндокринологу, а не к диетологу?

Светлана Зайцева: В системе ОМС детей с ожирением бесплатно обследует и наблюдает эндокринолог. В стандарт ОМС включены также консультации гастроэнтеролога, невролога, диетолога. Однако тактику ведения пациента определяет эндокринолог.

Александр Батурин: По соответствующим приказам Минздрава, в поликлинике может принимать врач-диетолог, но их не так много.

Один на всех

«Известия»: Почему не хватает диетологов?

Алексей Ковальков: Их не готовит ни один медицинский вуз. Надо получить диплом по терапии, гастроэнтерологии. Только после этого вы можете самостоятельно, чаще всего на собственные деньги, получить дополнительное образование по диетологии в вузе, где есть последипломная подготовка диетологов. Но программа очень узкая, и избыточному весу посвящены всего одна или две лекции.

Александр Батурин: В ординатуре сейчас введена специальность «диетология», но такая подготовка есть не в каждом медвузе.

Анна Гончарова: «Диетология и диетотерапия» входит в курс специальности «Лечебное дело». В приложении к каждому диплому по этой специальности есть отметка, что прослушан курс лекций.

Александр Батурин: В Высшей аттестационной комиссии нет научной специальности «Диетология», так же как нет специальности «Нутрициология» — специалист по питанию. Кафедры гигиены питания профилактических факультетов раньше готовили неплохих специалистов по гигиене питания, но их остались единицы.

Вооружившись сантиметром

«Известия»: В интернете полно таблиц соотношения роста и веса, по которым можно определить, есть ли у человека лишний вес. Насколько корректен такой подход?

Алексей Ковальков: Эти формулы очень неточные, они существуют для бытовых нужд, а врачи всегда работают с приборами. В каждой клинике, специализирующейся на лечении ожирения, есть биоимпедансметр. Он позволяет с точностью определить состав тела и измеряет удельный основной обмен, количество воды в организме. Человек может набирать вес за счет воды, жировой массы. Мой вес — 110 кг. Это мышечная масса, потому что я занимаюсь бодибилдингом шесть лет. Мышцы весят гораздо больше, чем жир, поэтому ориентироваться только на рост и вес — нонсенс. Потеря мышечной массы особенно опасна у пожилых людей, у которых она восстанавливается крайне тяжело.

Фото: ТАСС/Barcroft Media

Пятилетний мальчик страдающий ожирением

Анна Гончарова: Международным стандартом по-прежнему остается определение индекса массы тела, а инструментом — банальный сантиметр для измерения объема бедер и талии.

«Известия»: «Рост минус 100», «рост минус 110» — это неверные формулы?

Анна Гончарова: Это примерные формулы для гиперстенических лиц и астеников. Но надо ли нам это в реальной нашей жизни? Каждый, глядя в зеркало, знает, есть ли у него лишний вес.

Алексей Ковальков: Время весов и сантиметра давно ушло. Надо отслеживать дефицит железа, витамина D, инсулина, инсулинорезистентность, уровень глюкозы в крови, пролактин, массу гормонов. 

Александр Батурин: Это оборудование необходимо. Эффективность потери массы тела надо постоянно отслеживать. Избавиться от двух первых килограммов очень легко: посади человека на гипонатриевую диету, добавь калия — того же риса побольше, и через пару дней килограмма нет — потерялась вода. А вот дальше начинаются сложности.

В «Макдональдс» за морковкой

«Известия»: Насколько опасны низкокалорийные и белковые диеты?

Александр Батурин: К низкокалорийным диетам надо очень аккуратно относиться. Человек набирает массу тела не за один день, на это уходят месяцы и годы, а похудеть он хочет за месяц, бросается в крайности. Если калорийность будет значительно ниже основного обмена, обязательно полетят мышцы. Ни в коем случае нельзя ограничивать потребление белка. Даже при снижении калорийности человек должен съедать около грамма белка на килограмм массы тела.

Высокобелковые диеты тоже небезопасны: меняется азотистый обмен, и почки, которые выводят конечные продукты обмена азота, могут не справляться с такой нагрузкой.

Анна Гончарова: Во время дефицита продуктов питания — войны, голода, всплесков экологических и социальных катастроф — выживали те, кто мог много и тяжело работать на небольшом количестве еды. Генотип приспособился к этим условиям. Большинство из нас может выжить на горстке ягод и рыбе из речки. Но пришла совершенно другая по ингредиентному составу пища. Он дала не только ожирение, но и авитаминоз. У каждого третьего жителя страны — дефицит железа, у 95 из 100 — дефицит витамина D, независимо от района проживания.

Фото: Global Look Press/imagebroker/Marina Horvat

«Известия»: С чем это связано?

Александр Батурин: Нас избаловала пищевая промышленность. Приготовить себе еду из обычных продуктов нам некогда. Мы купили колбасы, полуфабрикатов, запихали в микроволновку и съели. В результате проблемы с избытком жира и соли и недостатком витаминов.

Я часто слышу, как ругают «Макдональдс». Спрашиваю: «Сколько раз за последнее время вы готовили с дочкой еду?» — «А у меня есть человек, который готовит». Но когда ребенок включен в процесс приготовления, ему интересно потом и самому поесть, и угостить кого-нибудь. Готовить можно то, что будет содержать меньше сахара, жира, соли. Если удастся эту цепочку создать, не надо будет заниматься биоимпедансометрией.

Анна Гончарова: Если идешь в «Макдональдс» с ребенком, там можно выбрать морковные палочки, листовой салат без заправки, мороженое. Необязательно заливать его карамельным сиропом. Мы получим вполне симпатичный перекус.

Светлана Зайцева: Ребенок не пойдет в «Макдональдс», если его там будут кормить пищей, которая не доставляет ему удовольствия. Этот поход для него радость потому, что он проводит время с родителями, ест там «вкусную» для него пищу, нередко получая еще и игрушки в подарок. Но было бы лучше, если бы родители чаще ходили со своими детьми на спортивные площадки или в бассейн.

Именно поэтому необходимо начинать решение проблемы ожирения с семьи. Российские традиции с давних времен предполагают, что бабушка и мама должны прежде всего накормить своих детей, — не поговорить, а накормить. В магазине бабушка чаще всего берет в подарок ребенку сладости. Она как будто не знает других подарков.

«Известия»: Если родители наблюдают у ребенка повышенную массу тела, можно самим сажать его на диету?

Светлана Зайцева: Родителям детей с повышенной массой тела врач должен объяснить особенности диеты, а также рекомендовать расширение двигательного режима. При ожирении у ребенка необходима консультация эндокринолога — для исключения органической патологии.

Алексей Ковальков: Если родители постоянно перекармливают ребенка, в его организме что-то ломается, например, выработка соматотропного гормона. Еда перестает давать энергию, начинает накапливаться жир. Ребенку не хватает энергии, он ест еще больше и толстеет. Родители начинают его воспитывать, но вызывают в нем лишь гнев и раздражение, доходит даже до суицидальных попыток. И никто не понимает, что он просто болен!

Не родители должны заниматься такими детьми, а именно врачи, потому что это заболевание.

Фото: Global Look Press/Nikolay Gyngazov

Здоровые люди могут есть и мучное, и сладкое и не полнеть, потому что у них не сломан этот механизм. В норме в ночное время вырабатывается соматотропный гормон, который способен за 50 минут сжечь 150 г жировой ткани. Чтобы похудеть, надо засыпать до 12 ночи — этот гормон продуцируется исключительно во сне в промежуток от 12 до часа ночи. Кроме того, соматотропный гормон будет вырабатываться, если вечером съедать два вареных белка куриных яиц.

На диету всей страной

«Известия»: Нам нужна национальная программа борьбы с лишним весом?

Алексей Ковальков: Необходима! У нас в стране всего один институт питания, а в Америке — 40 институтов и клиник, специализирующихся только на лечении ожирения.

Александр Батурин: Минздрав и Роспотребнадзор разрабатывают программы ЗОЖ. Они помогут предотвратить развитие ожирения, объяснят людям, как избежать образования лишнего веса или остановить его.

Светлана Зайцева: Необходимо не только бороться с избыточным приемом пищи, но пропагандировать активный двигательный режим. Раньше в школе были нормы ГТО. Возвращение этих норм может стать хорошей мотивацией для населения.

Алексей Ковальков: Статистика роста ожирения неумолимо показывает — нужны настоящие опытные специалисты. А их очень мало!

«Известия»: Что следует делать, чтобы не потолстеть?

Светлана Зайцева: Начать нужно с внутриутробного периода. Убрать диеты, которые безосновательно назначаются будущим мамам: с ограничением рыбы, молочных продуктов, дабы победить аллергию.

Рациональное питание должно начинаться с первых дней жизни ребенка. Грудное вскармливание — это профилактика развития ожирения. Начинать прикорм надо с шести месяцев, и не с соков, которые богаты глюкозой, а с овощных и мясных продуктов — для профилактики дефицита железа.

Александр Батурин: Весь мир говорит об эпидемии ожирения, но ни в одной стране не достигли ощутимого результата.

Нужен системный подход, который включал бы подготовку, обучение, образование, профилактику. Тогда дело не будет доходить до высокозатратных вмешательств.

Фото: Global Look Press/imagebroker/Michaela Begsteiger

Алексей Ковальков: Профилактика ожирения должна проводиться в нескольких направлениях.

Во-первых, предрасположенность к нему следует определять в самом раннем детстве на генетическом уровне.

Во-вторых, уроки обучения диетологии в школах должны вестись уже с 1-го класса. А их просто нет! Вместо этого забивают детям голову тем, что им никогда больше не пригодится для жизни.

В-третьих, нужно заняться образованием взрослого населения за счет познавательных программ в СМИ.

В-четвертых, должны быть созданы клиники с комплексным подходом к лечению ожирения.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

 

Масса | COSMOS

Портрет сэра Исаака Ньютона, который помог определить понятие массы.
Кредит: Архивы Калифорнийского технологического института.

На Земле термины масса и масса часто используются как синонимы, но в астрономии и ньютоновской физике масса объекта связана с тем, сколько вещества он содержит. Масса объекта может быть охарактеризована его способностью противостоять данной силе (мы иногда называем это инерционной массой тела , и, таким образом, масса тесно связана с понятием инерции).Это простое следствие второго закона Ньютона, где сила F , действующая на тело, равна массе м , умноженной на ускорение a , которое оно испытывает, т. Е.

F = ma или m = F / a .

В глубоком космосе, вдали от гравитационного поля Земли (или другого большого тела), объект будет «невесомым» — однако он все равно будет иметь массу и, следовательно, сопротивление данной силе.

Массы часто выражаются в килограммах (кг), граммах (г) или массах Солнца (M _⊙ ). Одно тело массивнее другого, когда оно имеет большую массу. Одним из наименее массивных объектов во Вселенной является электрон, который имеет массу всего 9,11 × 10 ^-31 кг, в то время как Солнце имеет массу 1,989 × 10 ³⁰ кг, а галактики, подобные Млечному Пути, имеют массу. свыше 10 ⁴² кг.

Универсальный закон всемирного тяготения Ньютона гласит, что все массы во Вселенной притягиваются друг к другу.

В специальной теории относительности существует эквивалент между массой m и энергией E , задаваемой знаменитым уравнением E = mc ² , где c — скорость света. . Таким образом, все частицы и даже свет имеют связанную с ними массу.

В специальной теории относительности Эйнштейна масса тела изменяется, когда оно имеет скорость v относительно наблюдателя.Если масса покоя равна м ₀ , тогда масса тела м станет:

, где снова c — скорость света.

В общей теории относительности Эйнштейна наличие массы искажает пространственно-временной континуум и делает его «искривленным». В общей теории относительности массы — и даже свет — движутся по прямым линиям в кривизне пространства. Еще одним следствием массы в общей теории относительности является то, что она приводит к замедлению времени или гравитационному красному смещению.Это заставляет часы в присутствии массы работать медленнее, чем в вакууме. Гравитационная сила, которую тело ощущает в присутствии другой массы, равна , гравитационная масса , а в общей теории относительности Эйнштейна гравитационная и инертная массы идентичны.

Научное определение массы

Масса — это научный термин, используемый для описания плотности и типа атомов в любом данном объекте. Единицей массы в системе СИ является килограмм (кг), хотя масса также может быть измерена в фунтах (фунтах).

Чтобы быстро понять концепцию массы, представьте себе наволочку, наполненную перьями, и аналогичную наволочку, наполненную кирпичами. У кого масса больше? Поскольку атомы в кирпичах тяжелее и плотнее, кирпичи имеют большую массу. Таким образом, даже несмотря на то, что наволочки одинакового размера и оба заполнены в одинаковой степени, одна имеет гораздо большую массу, чем другая.

Научное определение массы

Масса — это количество инерции (сопротивления ускорению), которым обладает объект, или пропорция между силой и ускорением, указанная во втором законе движения Ньютона (сила равна массе, умноженной на ускорение).Другими словами, чем больше масса у объекта, тем больше силы требуется, чтобы заставить его двигаться.

Вес против массы

В большинстве случаев масса определяется путем взвешивания объекта и использования силы тяжести для автоматического вычисления значения. Другими словами, в большинстве реальных ситуаций масса — это то же самое, что и вес. На примере перьев и кирпичей разницу в массе можно описать относительным весом двух наволочек. Очевидно, что для перемещения мешка с кирпичами требуется гораздо больше работы, чем для перемещения мешка с перьями.

Но вес и масса — это не одно и то же.

Эти понятия часто путают из-за взаимосвязи между весом и массой. Фактически, вы можете точно преобразовать вес и массу на поверхности Земли. Но это потому, что мы живем на планете Земля, и пока мы на этой планете, сила тяжести всегда одинакова.

Если бы вы покинули Землю и выйдете на орбиту, вы бы почти ничего не весили. Однако ваша масса, определяемая плотностью и типом атомов в вашем теле, останется прежней.

Если бы вы приземлились на Луне со своими весами и взвесились там, вы бы весили больше, чем вы весили в космосе, но меньше, чем вы весили на Земле. Если вы продолжите путешествие к поверхности Юпитера, вы будете весить намного больше. Если вы весите 100 фунтов на Земле, вы будете весить 16 фунтов на Луне, 37,7 фунтов на Марсе и 236,4 фунтов на Юпитере. Тем не менее, на протяжении всей поездки ваша масса останется неизменной.

Важность массы в повседневной жизни

Масса предметов чрезвычайно важна в нашей повседневной жизни.

• Мы упорно работаем, чтобы уменьшить нашу массу, когда мы на диете. Меньшая масса означает меньший вес.
• Многие производители работают над созданием менее массивных версий предметов, начиная от велосипедов и кроссовок и заканчивая автомобилями. Когда объект менее массивен, он имеет меньшую инерцию и его легче перемещать.
• Индекс массы тела (ИМТ) — это показатель жировой прослойки, основанный на соотношении вашего веса и роста. Жир легче (менее массивен), чем мышцы, поэтому высокий ИМТ предполагает, что ваше тело содержит больше жира и меньше мышц, чем должно.

2.1: Масса — Физика LibreTexts

Изменить невозможно, утверждал древнегреческий философ Парменид. Его работа была ненаучной, поскольку он не излагал свои идеи в форме, которая позволяла бы их проверить экспериментально, но современная наука, тем не менее, имеет сильный парменидовский оттенок. Его главный аргумент в пользу того, что изменение — это иллюзия, заключался в том, что что-то нельзя превратить в ничто, и точно так же, если у вас ничего нет, вы не можете превратить это во что-то. Чтобы превратить это в научную теорию, мы должны решить, как измерить, что такое «что-то», и затем мы можем проверить измерениями, действительно ли общее количество «чего-то» во Вселенной остается постоянным.Сколько «чего-то» в камне? Считается ли солнечный луч «чем-то»? Учитывается ли тепло? Движение? Мысли и чувства.

Если вы посмотрите оглавление этой книги, вы увидите, что в первых четырех главах есть слово «сохранение». В физике закон сохранения — это утверждение, что общее количество определенной физической величины всегда остается неизменным. Эта глава посвящена сохранению массы. Метрическая система построена вокруг единицы расстояния — метра, единицы массы — килограмма и единицы времени — секунды.Численное измерение расстояния и времени, вероятно, уходит корнями в столь же далекую доисторическую эпоху, как и счет денег, но масса — это более современное понятие. Пока ученые не выяснили, что масса сохраняется, было неочевидно, что может существовать единый, последовательный способ измерения количества вещества, отсюда и мешочки с виски и деревянные шнуры. Вы можете задаться вопросом, почему сохранение массы не было обнаружено до относительно новых времен, но это не было очевидно, например, что газы имеют массу, и что очевидная потеря массы при сжигании древесины точно соответствует массе выходящие газы.

Как только ученые встали на путь концепции сохранения массы, они начали искать способ определения массы в терминах определенной процедуры измерения. Если бы они попробовали такую ​​процедуру, и в результате она привела бы к несохранению массы, они бы выбросили ее и попробовали другую процедуру. Например, у нас может возникнуть соблазн определить массу с помощью кухонных мерных стаканчиков, то есть как меру объема. Тогда масса будет идеально сохранена для такого процесса, как смешивание шариков с арахисовым маслом, но будут такие процессы, как замораживание воды, приводящее к чистому увеличению массы, и другие, такие как впитывание воды губкой, вызывающее ее уменьшение.Если оглядываясь назад, кажется, что определение мерной чашки было просто глупым, то вот более тонкий пример неправильного определения массы. Предположим, мы определяем его с помощью весов для ванной или более точного устройства, такого как почтовые весы, которые работают по тому же принципу, что и сила тяжести для сжатия или скручивания пружины. Проблема в том, что гравитация не одинаково сильна на всей поверхности земли, поэтому, например, может возникнуть несохранение массы, когда вы поднимете объект на вершину горы, где гравитация немного слабее.

Хотя некоторые из очевидных возможностей имеют проблемы, оказалось, что есть по крайней мере два подхода к определению массы, которые приводят к тому, что она является сохраняемой величиной, поэтому мы считаем эти определения «правильными» в прагматическом смысле, что то, что правильно это то, что полезно.

Одно из эффективных определений — использовать противовесы, но с компенсацией местной силы тяжести. Это метод, который используют ученые, специализирующиеся на сверхточных измерениях. Стандартный килограмм в виде платино-иридиевого цилиндра хранится в специальной святыне в Париже.Копии делаются, уравновешивая стандартный килограмм в парижской гравитации, и затем они транспортируются в лаборатории в других частях мира, где их сравнивают с другими массами в местной гравитации. Величина, определенная таким образом, называется гравитационной массой .

Рисунок b: Измерение гравитационной массы: сфера имеет гравитационную массу пять килограммов.

Второй и совершенно другой подход — измерить, насколько сложно изменить состояние движения объекта.Это говорит нам о его инертной массе . Например, я бы с большей готовностью встал на пути приближающегося пуделя, чем на пути грузового поезда, потому что моему телу будет труднее убедить грузовой поезд остановиться. Это концептуальное определение в стиле словаря, но в физике нам нужно подкрепить концептуальное определение операционным определением, которое излагает операции, необходимые для измерения определяемой величины. Мы можем ввести в действие наше определение инерционной массы, бросив стандартный килограмм в объект со скоростью 1 м / с (один метр в секунду) и измерив скорость отскакивающего объекта.Предположим, мы хотим измерить массу определенного цементного блока. Ставим блок в игрушечную тележку на тротуар, и бросаем в него стандартный килограмм. Предположим, что стандартный килограмм попадает в вагон, а затем падает прямо на тротуар, потеряв всю свою скорость, а вагон и блок внутри отскакивают со скоростью 0,23 м / с. Затем мы повторяем эксперимент с заменой блока на разное количество стандартных килограммов и обнаруживаем, что можем воспроизвести скорость отдачи 0,23 м / с с четырьмя стандартными килограммами в вагоне.Мы определили, что масса блока составляет четыре килограмма. ¹ Хотя это определение инертной массы имеет привлекательную концептуальную простоту, очевидно, что оно не очень практично, по крайней мере, в этой грубой форме. Тем не менее, этот метод столкновения очень похож на методы, используемые для измерения масс субатомных частиц, которые, в конце концов, невозможно перенести на маленькие почтовые весы!

Рисунок c: Измерение инерционной массы: вагон отскакивает с одинаковой скоростью в экспериментах 1 и 2, в результате чего инерционная масса цементного блока составляет четыре килограмма.

Астронавтам, проводящим длительные периоды времени в космосе, необходимо следить за потерей костной и мышечной массы, и здесь также невозможно измерить гравитационную массу. Поскольку они не хотят, чтобы в них бросали стандартные килограммы, они используют несколько иную технику (рисунки d и e). Они пристегиваются ремнями к стулу, который прикреплен к большой пружине, и измеряют время, необходимое для одного цикла вибрации.

Рисунок d (слева): время одного цикла вибрации связано с инерционной массой объекта.

Рисунок e (справа): Астронавт Тамара Джерниган измеряет свою инерционную массу на борту космического корабля «Шаттл».

1.1.1 Методы решения проблем

Как мы можем использовать закон сохранения, такой как сохранение массы, для решения проблем? Есть два основных приема.

В качестве аналогии рассмотрим экономию денег, которая делает незаконным изготовление долларовых купюр на собственном струйном принтере. (Большинство людей также не уничтожают свои долларовые банкноты намеренно!) Предположим, полиция замечает, что в конкретном магазине, похоже, нет клиентов, но владелец носит много золотых украшений и водит BMW.Они подозревают, что магазин — это прикрытие для какого-то преступления, возможно, подделки. При интенсивном наблюдении есть два основных подхода, которые они могут использовать в своем расследовании. Один из способов — заставить агентов под прикрытием выяснить, сколько денег попадает в дверь и сколько денег возвращается в конце дня, возможно, с помощью какой-то уловки получить доступ к портфелю владельца утром. и вечером. Если сумма денег, которая выходит каждый день, превышает сумму, которая была внесена, и если они убеждены, что в помещении нет сейфа с большим резервуаром денег, то владелец, должно быть, подделывает деньги.Этот метод притока-равного-оттока полезен, если мы уверены, что есть область пространства, в которой нет запаса массы, которая накапливается или истощается.

Пример 1: Струя воды

Если вы посмотрите, как вода вытекает из конца шланга, вы увидите, что струя воды более толстая и более тонкая у входа в шланг. ниже вниз. Это потому, что вода ускоряется при падении. Если бы площадь поперечного сечения потока была одинаковой по всей его длине, то скорость потока (в килограммах в секунду) через меньшее поперечное сечение было бы больше, чем скорость потока через поперечное сечение выше.Поскольку поток постоянный, количество воды между двумя поперечными сечениями остается постоянным. Следовательно, сохранение массы требует, чтобы площадь поперечного сечения потока уменьшалась обратно пропорционально увеличению скорости падающей воды. f / Пример 1.

самопроверка:

Предположим, вы направили шланг прямо вверх, так что вода поднимается, а не падает. Что произойдет, если скорость станет меньше? Что произойдет, когда скорость станет равной нулю?

(ответ на обратной стороне PDF-версии книги)

Как мы можем применить закон сохранения, такой как сохранение массы, в ситуации, когда масса может где-то храниться? Если снова использовать аналогию с преступлением, тюрьма может содержать определенное количество заключенных, которым не разрешается входить или выходить по своему желанию.В физике это называется закрытой системой . Охранник может заметить, что камера некоего заключенного пуста, но это не значит, что он сбежал. Он мог заболеть в лазарете или усердно работать в магазине, зарабатывая деньги на сигареты. На самом деле тюрьмы ежедневно считают всех своих заключенных и следят за тем, чтобы сегодняшнее общее количество было таким же, как вчерашнее. Один из способов сформулировать закон сохранения состоит в том, что для закрытой системы общее количество вещества (масса в этой главе) остается постоянным.

Пример 2: Лавуазье и химические реакции в замкнутой системе

Французский химик Антуан-Лоран Лавуазье считается изобретателем концепции сохранения массы. До Лавуазье химики никогда систематически не взвешивали свои химические вещества, чтобы определить количество каждого вещества, которое вступает в реакцию. Они также не полностью понимали, что газы — это просто еще одно состояние вещества, и не пытались проводить реакции в герметичных камерах, чтобы определить, потребляются ли газы из воздуха или выбрасываются в него.Для этого у них было по крайней мере одно практическое оправдание: если вы проведете реакцию выделения газа в герметичной камере без места для расширения, вы получите взрыв! Лавуазье изобрел весы, способные измерять массу в миллиграммах, и выяснил, как проводить реакции в перевернутой чаше в тазе с водой, чтобы газы могли расширяться, выталкивая часть воды. В решающем эксперименте Лавуазье нагрел красное соединение ртути, которое мы теперь назвали бы оксидом ртути (HgO), в такой герметичной камере.Был произведен газ (позже Лавуазье назвал его «кислородом»), вытеснивший часть воды, и красное соединение превратилось в серебристый жидкий металлический ртуть. Решающим моментом было то, что общая масса всего устройства была точно такой же до и после реакции. Основываясь на многих наблюдениях этого типа, Лавуазье предложил общий закон природы, согласно которому масса всегда сохраняется. (В более ранних экспериментах, в которых не использовались закрытые системы, химики убедились, что существует загадочное вещество, флогистон, участвующее в реакциях горения и окисления, и что масса флогистона может быть положительной, отрицательной или нулевой в зависимости от ситуации! ) а / Портрет месье Лавуазье и его жены работы Жака-Луи Давида, 1788 г.Лавуазье изобрел концепцию сохранения массы. Муж изображен со своим научным аппаратом, а на заднем плане слева — портфель, принадлежащий мадам Лавуазье, которая, как считается, была ученицей Давида.

1.1.2 Дельта-нотация

Удобное обозначение, используемое в физике, — это \ (\ Delta \), дельта греческой буквы верхнего регистра, которая означает «изменение в» или «после минуса перед». Например, если \ (b \) представляет, сколько денег у вас есть в банке, тогда депозит в размере 100 долларов может быть представлен как $ \ Delta {} b = 100 долларов США.То есть изменение вашего баланса составило 100 долларов, или баланс после транзакции за вычетом баланса до транзакции равен 100 долларам. Снятие будет обозначено \ (\ Delta {} b \ lt0 \). Мы представляем «до» и «после» с помощью нижних индексов \ (i \) (начальный) и \ (f \) (конечный), например, \ (\ Delta {} b = b_f-b_i \). Часто дельта-запись обеспечивает большую точность, чем английские слова. Например, «время» может использоваться для обозначения момента времени («сейчас самое время»), \ (t \) или может означать период времени («все время он плюнул себе на подбородок» ), \ (\ Delta {} t \).

Это обозначение особенно удобно при обсуждении сохраняемых величин. Закон сохранения массы можно сформулировать просто как \ (\ Delta {} m = 0 \), где \ (m \) — полная масса любой замкнутой системы.

самопроверка:

Если \ (x \) представляет местоположение объекта, движущегося в одном измерении, то как можно интерпретировать положительные и отрицательные знаки \ (\ Delta {} x \)?

(ответ на обратной стороне PDF-версии книги)

Вопросы для обсуждения

Если бы объект имел прямолинейный график \ (x-t \) с \ (\ Delta x = 0 \) и \ (\ Delta t \ ne0 \), что было бы правдой о его скорости? Как это будет выглядеть на графике? А как насчет \ (\ Delta t = 0 \) и \ (\ Delta x \ ne0 \)?

Частей Периодической таблицы

атомная масса элемента — это средняя масса атомов элемента, измеряемого в единицах атомной массы (а.е.м., также известная как дальтон , D).Атомная масса представляет собой средневзвешенное значение всех изотопы этого элемента, в которых масса каждого изотопа равна умноженное на содержание этого конкретного изотопа. (Атомный масса также обозначается как атомный вес , но термин «масса» точнее.)

Например, экспериментально можно определить, что неон состоит из трех изотопов: неон-20 (с 10 протонами и 10 нейтронами в его ядро) массой 19.992 а.е.и содержание 90,48%, неон-21 (с 10 протонами и 11 нейтронами) с массой 20,994 а.е.м. и содержание 0,27%, и неон-22 (с 10 протонами и 12 нейтронами) с масса 21,991 а.е.м. и содержание 9,25%. Средняя атомная масса неона таким образом:

0,9048		19,992 аму	=	18,09 аму
0.0027		20,994 аму	=	0,057 а.е.м.
0,0925		21,991 аму	=	2,03 а.е.м.
				20,18 а.е.м.

Атомная масса полезна в химии, когда она соединена с концепция моля: атомная масса элемента, измеренная в а.е.м., равна то же, что масса в граммах одного моля элемента.Таким образом, поскольку атомная масса железа составляет 55,847 а.е.м., один моль атомов железа весил бы 55,847 грамма. Эту же концепцию можно распространить на ионные соединения и молекулы. Одна формульная единица хлорида натрия (NaCl) будет весить 58,44 а.е.м. (22,98977 а.е.м. для Na + 35,453 а.е.м. для Cl), таким образом, моль хлорида натрия будет весить 58,44 грамма. Одна молекула воды (H ₂ O) будет весить 18,02 а.е.м. (21,00797 а.е.м. для H + 15,9994 а.е.м. вместо O), а моль молекул воды будет весить 18.02 грамма.

Оригинальная периодическая таблица элементов, опубликованная Дмитрием. Менделеев в 1869 г. расположил известные в то время элементы в порядок увеличения атомного веса, так как это было до открытия ядра и внутренней структуры атома. Современный таблица Менделеева расположена в порядке возрастания атомный номер вместо.

Что такое масса (м)? — Определение от WhatIs.com

От

Масса (обозначается м ) — безразмерная величина, представляющая количество вещества в частице или объекте. Стандартная единица массы в Международной системе (СИ) — килограмм (кг).

Масса измеряется путем определения степени сопротивления частицы или объекта изменению своего направления или скорости при приложении силы. Исаак Ньютон утверждал: «Неподвижная масса остается неподвижной, а масса, движущаяся с постоянной скоростью и в постоянном направлении, поддерживает это состояние движения, если только на нее не действует внешняя сила».При заданной приложенной силе большие массы ускоряются в малой степени, а малые массы ускоряются в значительной степени. Применяется следующая формула:

F = ma

, где F, — приложенная сила в ньютонах, м, — масса объекта или частицы в килограммах, а a — результирующее ускорение в метрах в секунду в квадрате. Массу объекта можно рассчитать, если известны сила и ускорение.

Масса — это не то же самое, что вес. Вес имеет значение только тогда, когда объект, имеющий определенную массу, помещен в поле ускорения, такое как гравитационное поле Земли. Например, на поверхности земли килограмм весит около 2,2 фунта. Но на Марсе тот же килограмм будет весить всего около 0,8 фунта, а на Юпитере — примерно 5,5 фунта.

При выражении больших или малых масс используются префиксные множители. В таблице ниже показаны наиболее распространенные альтернативные единицы массы и их отношение к килограмму.

Единица (и символ)	Чтобы преобразовать в килограммов, умножьте на:	И наоборот, умножить на:
метрическая тонна (т)	1000	0,001
грамм (г)	0,001	1000
миллиграмм (мг)	10 -6	10 6
микрограмм (мкг)	10 -9	10 9
нанограмм (нг)	10 -12	10 12
пикограмм (пг)	10 -15	10 15

Последний раз обновлялся в январе 2016 г.

Продолжить чтение о массе (м)

Project MUSE — Концепции массы в современной физике и философии

Понятие массы — одно из самых фундаментальных понятий в физике, сравнимое по важности только с понятиями пространства и времени.Но в отличие от последних, которые являются предметом бесчисленных физических и философских исследований, концепция массы редко исследовалась. Здесь Макс Джаммер, ведущий философ и историк физики, дает краткое, но всестороннее, связное и самостоятельное исследование концепции массы, как она определяется, интерпретируется и применяется в современной физике и как она критически рассматривается в современная философия науки. Сосредоточившись на теориях, предложенных после середины 1950-х годов, книга является первой в своем роде, охватывающей самые последние экспериментальные и теоретические исследования природы массы и ее роли в современной физике, от области элементарных частиц до космологии. галактик.

Книга начинается с анализа постоянных трудностей определения инертной массы некруглым способом и обсуждает связанный с этим вопрос о том, является ли масса концепцией наблюдательной или теоретической. Затем изучается понятие массы в специальной теории относительности и тонкая проблема: является ли релятивистская масса покоя единственным законным понятием массы и идентична ли она классической (ньютоновской) массе. Затем следует критический анализ различных выводов знаменитого соотношения масса-энергия E = mc2 и его противоречивых интерпретаций.Затем Джаммер посвящает главу различию между инерционной и гравитационной массой и различным версиям так называемого принципа эквивалентности, с которого Ньютон инициировал свои «Начала», но который также стал отправной точкой общей теории относительности Эйнштейна, которая заменяет ньютоновскую физику. Книга завершается изложением недавно предложенных глобальных и локальных динамических теорий происхождения и природы массы.

Предназначенная для того, чтобы стать часто используемым справочником для философов и физиков, эта книга также написана для обычного читателя-непрофессионала, интересующегося основами физики.

Атомная масса — Концепция — Видео по химии от Brightstorm

Элемент s Атомная масса — это масса одного атома этого элемента, измеренная в атомных единицах массы (а.е.м.). Атомная масса элемента в а.е.м. равна его молярной массе в г / моль.

Хорошо, мы поговорим об атомной массе атома и о том, что это на самом деле означает.Итак, когда вы думаете об атоме, который придает ему массу, ну, в ядре у нас есть протон, и у нас также есть нейтроны, оба по 1amu, но те, которые имеют массу, окружающую ядро, у нас есть электроны, которые равны 0amu или, по существу, невесомые. Итак, мы собираемся сосредоточиться в основном на протонах и нейтронах внутри элемента, который придает ему его массу. Итак, когда вы извлекаете периодическую таблицу и ее расширение, мы собираемся посмотреть, например, на калий, у нас есть куча информации, которую мы должны просмотреть и расшифровать.Первое, что у нас есть, это калий, которое, очевидно, является химическим названием, затем у нас есть число 19 и эта атомная масса [IB], извините, наш атомный номер, который означает, что у него есть 19 протонов на каждый атом калия. У нас также есть химический символ в этом случае K, K для калия, который не имеет смысла, но это латинский корень для калия, а затем у нас есть это забавное число внизу 39,098, что это? Это атомная масса всех существующих атомов калия. Итак, вы задаетесь вопросом, почему есть десятичный знак?

Ну, протоны и нейтроны имеют круглые числа 1amu, однако у них есть разное количество нейтронов в каждом разном количестве различных атомов калия в мире.Итак, когда вы усредняете их все вместе, вы можете получить это забавное число: 39,098 — это средняя атомная масса в атомных единицах массы. Это средневзвешенное значение всех изотопов калия в мире. Итак, как мы это вычислим? Как мы получим такой ответ? Бананы — отличный источник калия, поэтому мы поговорим о бананах. В моем банане, в вашем банане и во всем банане во всем мире, если мы извлечем все атомы калия и проанализируем их, мы обнаружим, что 93,90% атомов калия в любом банане имеют массовое число 39.Это означает, что есть 19 протонов и 20 нейтронов. 5,81% анализируемых атомов калия имеют массовое число 41, в данном случае 19 протонов, которые имеют смысл, а в данном случае 22 нейтрона — разные. Наконец, 0,02% атома калия имеет массовое число 40, снова 19 протонов и 21 нейтрон. Все эти парни — изотопы калия, все изотопы калия, которые существуют, так что все же, как мы можем получить эти числа равными 39,098, что нам сказала периодическая таблица.

Ну, мы должны вычислить среднюю атомную массу и все такое, поэтому в данном случае мы это делаем, меняя проценты на десятичные знаки. Итак, мы собираемся сказать 93,90, мы собираемся сказать, что это 0,9390, а затем умножим его на массовое число, в данном случае 39, и мы получим 36,621. Затем мы собираемся сделать то же самое для следующего человека, мы собираемся изменить 5,81 на десятичное, в данном случае 0,0581, умножив его на его массовое число 41, это даст нам 2,381. Теперь, наконец, мы возьмем процентное значение 0.02 измените его на десятичное 0,0002 и умножьте на 40 его массовое число, и мы получим 0,008. Теперь, имея в виду [IB], у него также есть четыре [IB], поэтому мы собираемся избавиться от одного, у этого парня есть три [IB], в этом случае мы собираемся избавиться от этого, чтобы он три [IB], и у этого парня есть один, у этого парня есть один, так что мы в порядке. Когда вы сложите их все вместе, мы получим число, на самом деле, мне нужно очень быстро взять свой калькулятор 39.010, мы убедимся, что это правильное число [IB], у этого есть два, поэтому мы гарантируем, что наш десятичный разряд два это наша атомная единица массы калия и, следовательно, средняя атомная масса.

Обратите внимание, что это немного отличается от того, что мы нашли в периодической таблице, это нормально, потому что наши измерения другие, и [IB] мы должны были принять во внимание. Так что мы должны убедиться, что это практически одно и то же, и поэтому это немного другое число из-за измерений и тому подобного.

No related posts.