Закон взаимосвязи массы и энергии

Прежде всего, перепишем полученное выше соотношение (1.10.14) в такой форме:

где т — релятивистская масса частицы (тела). Мы уже знаем, что K — это кинетическая энергия частицы, две остальные величины — тоже энергии. Но каков их физический смысл?

Глубокий анализ этого вопроса привел Эйнштейна к весьма важному выводу: m₀c² — это общая внутренняя энергия тела, из каких бы видов она ни состояла (кинетическая, электрическая, химическая и др.). Эту энергию назвали энергией покоя Е₀:

(1.10.16)

Величину же mc², равную сумме , назвали полной энергией E тела (частицы):

(1.10.17)

Во избежание недоразумений обратим внимание на то, что в полную энергию E не включена потенциальная энергия тела во внешнем силовом поле, если таковое действует на тело.

Вернемся, однако, к соотношению (1.10.16). Как выяснилось, оно выражает один из наиболее фундаментальных законов природы закон взаимосвязи (пропорциональности) массы m₀ и энергии покоя E₀ тела.

Мы видели, что масса тела, которая в нерелятивистской механике выступала как мера инертности (во втором законе Ньютона) или как мера гравитационного действия (в законе всемирного тяготения), теперь выступает в новой функции — как мера энергосодержания тела.

Изменение энергии покоя тела сопровождается эквивалентным изменением его массы Dm₀ = DE₀ /c², и наоборот. При обычных макроскопических процессах изменение массы тел оказывается чрезвычайно малым, недоступным для измерений. Совершенно иначе обстоит дело в ядерной физике. Именно здесь впервые оказалось возможным экспериментально проверить и подтвердить закон взаимосвязи массы и энергии. Это обусловлено тем, что ядерные процессы и процессы взаимного превращения элементарных частиц сопровождаются весьма большими изменениями энергии, сравнимыми с энергией покоя самих частиц.