A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

Minden tömegponthoz hozzárendelhető egy-egy pozitív skalár
mennyiség, amit tömegnek nevezünk. A hozzárendelés úgy végezhető el,
hogy a kölcsönhatások során a tömegek értékét változatlanul hagyva a
sebességekkel vett szorzataik vektori összege nem változik. A
hozzárendelés egy minden testre azonos skalár szorzó erejéig egyértelmű.
(A leírt gondolatmenet lényegében követi Baranyi Károly (1992) eljárását.)
Világos, hogy a törvény ilyen kimondása valójában egy modell felállítását jelenti. A
tömegpontokból álló, zárt mechanikai rendszereket olyanoknak képzeljük el,
pontosabban olyannak konstruáljuk meg, hogy a fenti állítás igaz legyen.
Az egy másik kérdés, hogy vizsgálódásunk szempontjából jól használható-e,
célravezető-e (adaptív-e) ez a modell a világ „dolgainak” leírására. Az egyik nehézség,
hogy a törvényben tömegpontról van szó, s ezeknek a hozzárendelése a tapasztalati
világunk tárgyaihoz nem is olyan egyszerű. Most nem tárgyaljuk részletesen ezt a
kérdést, csak annyit jegyzünk meg, hogy ez a hozzárendelés bizonyos esetekben
adaptív, más esetekben nem. Ha egy inerciarendszerben leírva a mozgást a tapasztalati
világunk részeként értelmezett test a kölcsönhatás során nem csak a haladó mozgását
változtatja meg, hanem forogni is kezd, akkor ugyan a törvény továbbra is értelmezhető
marad a test tömegpontoknak tekinthető részekre való felosztásával, de minden esetre a
megfogalmazások sokkal bonyolultabbak lesznek.
A másik nehézség a „valósághoz való igazítással”, hogy vajon megfelelően adaptíve
az a feltételezés, hogy a testek tömege a kölcsönhatások során nem változik. Tudjuk,
hogy nem, mert a nagy sebességek felé haladva ilyen hozzárendelés egyre
pontatlanabbul végezhető csak el, s valójában adaptívabb leírást jelent a speciális
relativitáselmélet. Ebben továbbra is az szerepel, hogy adható tömegérték minden
tömegpontnak úgy, hogy az impulzusok (lendületek) összege ugyanaz legyen a
kölcsönhatás után, mint előtte, de fel kell adnunk a tömeg állandóságára vonatkozó
feltételezésünket, s egy a sebességtől függő tömegértéket kell feltételeznünk. Ez egy új
modell, amely a „hétköznapi”, a kis sebességű mozgások vizsgálatakor nem adaptív,
hiszen fölöslegesen bonyolult számításokat igényel, miközben nem ad a másik
modellhez viszonyítva lényegesen más eredményeket. A nagy sebességváltozásokat
produkáló mozgások esetén azonban már adaptív a speciális relativitáselmélet, és nem
az a tömegek állandóságát feltételező modell, mert egészen egyszerűen az utóbbinak az
előrejelzései nem válnak be.
A szokásos iskolai eljárásban tehát az a probléma, hogy olyasmit mondunk ki
törvénynek, ami valójában csak a tömeg definíciója lehetne. Az impulzus-megmaradás
törvénye azonban mégis csak egy törvény, nem degradálható egyszerű definícióvá,
hiszen azt mondja ki, hogy a testek a különböző kölcsönhatásokban egy ugyanazon
skalárral jellemezhető, mindig megmaradó (legalábbis a newtoni modellben
megmaradó) mennyiséggel leírható módon viselkednek, úgy, hogy e skalárokat a
sebességekkel szorozva, s az így kapott vektorokat összeadva megmaradó mennyiséget
kapunk, ha zárt mechanikai rendszerről van szó. Ez az, amit pozitívan állít a törvény a
természetről, vagy hogy ismeretelméleti szempontból (a konstruktivisták számára is
elfogadható módon) fogalmazzunk: ez az, ami a természetről alkotott modellünket
specifikálja, differenciáltabbá, árnyaltabbá teszi.
259