Hai să revenim un pic la celebra ecuație pe care Einstein a pus-o pe tapet în 1905, când a lansat teoria relativității speciale.
Din capul locului e bine să ținem cont de faptul că aceasta teorie e numită specială fiindcă se aplică numai în cazuri speciale, anume atunci când obiectele se deplasează cu viteză constantă. Pentru cazul când obiectele accelerează sau frânează, Einstein și-a reformulat teoria. această extindere a relativității speciale, va fi unoscută ulterior sub numele de teoria relativității generale, tocmai pentru că are un grad mai mare de generalitate. Deci:
(1) E=mc2 (Albert Einstein 1905)
Termenul m din ecuație nu reprezintă masa de repaus, ci reprezintă masa relativistă a uni corp aflat în stare de mișcare față de un sistem de de referință inerțial: ,
Înlocuind în (1), formula devine:
(2)
unde
m este masa corpului în mișcare,
mo este masa de repaus,
este factorul Lorentz, notat cu litera greacă gamma,
iar este viteza luminii în vid ( aproximativ 300.000 km/s).
De aici putem deduce imediat că:
I. Într-un sistem de referință în care un corp este în repaus, adică v=0, energia corpului este egală cu produsul dintre masa de repaus și viteza luminii la pătrat.
II. . Într-un sistem de referință în care un corp se deplasează cu viteza v, diferită de 0, energia corpului este egală cu produsul dintre masa de repaus, viteza luminii la pătrat și factorul Lorentz.
Printre altele, două lucruri ar rezulta de aici într-o primă instanță. Primul ar fi că o schimbare a energiei unui corp ar conduce imediat la o schimbare corespunzătoare a masei sale de repaus. Al doilea ar fi că nicio cantitate de energie n-ar fi suficientă pentru a accelera un corp de masă m la viteza luminii. Și asta pentru că pe măsură ce viteza corpului s-ar apropia de viteza luminii, masa acestuia ar crește îngrozitor tinzând către infinit.
Au trecut ani de când Einstein a lansat celebra ecuație și a devenit un lucru comun să spunem despre aceasta că reprezintă echivalența dintre masă și energie. S-au scris multe pagini despre interpretările filosofice ale echivalenței masă-energie.
Una dintre ele este a celor care, precum Eddington, consideră că distincția dintre masă și energie este artificială. Noi tratăm masa și energia ca fiind proprietăți distincte ale unui sistem fizic pentru că tradițional ne-am obișnuit să le măsurăm cu unități de măsură diferite, însă ”Este foarte probabil ca masa și energia să fie două moduri prin care măsurăm același lucru”.
Altă interpretare asemănătoare cu prima însă puțin mai nuanțată (Einstein, Infeld etc.) este că n-ar mai trebui să privim lumea ca fiind alcătuită din două tipuri distincte, materie și energie, ci dintr-un singur tip de material fundamental. Sau așa cum spunea Zahar: ”Elementul sau materialul fundamental al fizicii este un soi de nu știu ce pe care-l numim fie materie fie energie.
Altă interpretare este a celor care, precum Russel și Pauli, consideră că masa e numai o formă de energie. Russel conchidea ”Lumea consistă numai din energie”, iar Pauli spunea:”Luând în considerare de ceea ce întâlnim pe măsură ce încercăm să pătrundem în tainele materiei, ce ne mai rămâne din vechile idei de materie și substanță? Răspunsul este energie.