Einstein ist derjenige, der 1905 die Inkremente aus der Formel entfernt hat, und man könnte sagen, dass der "historische Grund" sein Einfluss auf die theoretische Physik ist. Seine Position wurde jedoch durch spätere experimentelle Beweise hinreichend gerechtfertigt. Nehmen wir zur Erklärung zunächst an, dass Energie und Masse in einem Rahmen betrachtet werden, in dem das Objekt relativ zum Beobachter stationär ist, und schreiben Sie $ E_0 = m_0c ^ 2 $ span> Um dies zu reflektieren (es gibt ein separates Problem mit $ E = mc ^ 2 $ span>, das die Antwort kompliziert, werde ich es weiter unten ansprechen).

Einsteins ursprüngliche Berechnung in Hängt die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt ab (1905) und berücksichtigt nur Massenänderungen, die durch Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung bewirkt werden, was tatsächlich bedeutet , er leitete nur $ \ Delta E_0 = \ Delta m_0c ^ 2 $ span> und nur für elektromagnetische Prozesse ab. Wie von einer Reihe von Autoren hervorgehoben, erhalten wir mathematisch nur $ E_0-K = (m_0-q) c ^ 2 $ span>, wobei $ K, q $ span> sind einige Konstanten. $ K $ span> kann durch Kalibrierung auf Null gesetzt werden, nicht jedoch $ q $ span>:

" Das Setzen von $ q = 0 $ span> beinhaltet eine Hypothese bezüglich der Natur der Materie, da sie die Möglichkeit ausschließt, dass Materie existiert, die vorhanden ist Masse, aber das ist so, dass ein Teil seiner Masse niemals in Energie „umgewandelt“ werden kann ... Einsteins Argument lässt die Möglichkeit zu, dass der Energiespeicher eines Körpers einmal vollständig aufgebraucht ist (und mit der Massenenergie von der Masse abgezogen wird) Äquivalenzrelation) Der Rest ist nicht Null. ":

So machte Einstein zwei Vermutungen in seiner Herleitung von $ E_0 = m_0c ^ 2 $ span>.

1) Die Auswirkung der Energieübertragung auf die Masse ist für alle Prozesse gleich wie für elektromagnetische.

2) Es gibt keine Materie mit Restmasse, die niemals an der Energieübertragung teilnimmt.

Die erste Vermutung ist natürlich eine logische Folge der speziellen Relativitätstheorie (und ihres Vorgängers, der von Lorentz eingeführten Hypothese molekularer Kräfte). Es wurde im selben Jahr in einem anderen Artikel vorgestellt, in dem Einstein aus Maxwells Elektrodynamik abgeleitete Beziehungen als kinematische Beziehungen interpretierte, die für alle Objekte einheitlich gelten, und wird durch überwältigende Beweise bestätigt, die sich seitdem angesammelt haben. Aber wenn das nicht genug war, gab Einstein 1935 eine weitere Ableitung, die offensichtlich auf einer speziellen Relativitätstheorie beruht.

Die zweite Vermutung wird ebenfalls durch Beweise gestützt, ist jedoch unabhängig von der speziellen Relativitätstheorie und der Fall dafür ist nicht so stark, obwohl wir bisher keine Materie mit Restmasse angetroffen haben. Der direkteste Beweis sind Vernichtungsexperimente in der Teilchenphysik, bei denen massive Teilchen vollständig zu Strahlung reduziert werden, es jedoch Arten von Materie (exotisch, dunkel) gibt, mit denen wir kaum vertraut sind, so dass eine Restmasse nicht vollständig ausgeschlossen ist. P. >

Um $ E = mc ^ 2 $ span> zu erhalten, muss im Allgemeinen die sogenannte "relativistische Masse" $ m: = \ frac {m_0} {\ sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2}} $ span>, der ironischerweise benannt wird, weil er nicht Lorentz-invariant ist ( hängt von der Geschwindigkeit und damit vom Referenzrahmen ab) und kann daher keine physikalische Eigenschaft in der Relativitätstheorie darstellen. Dann wird $ m_0 $ span>, was tatsächlich invariant ist, "Ruhemasse" genannt. Relativitätsexperten, beginnend mit Einstein selbst, betrachten die geschwindigkeitsabhängige Masse als eine künstliche Konstruktion, auf die verzichtet werden sollte, und nennen die "Ruhemasse" nur Masse, die als $ m $ span> bezeichnet wird . In den letzten Jahrzehnten begann sich dies in Lehrbüchern zu widerspiegeln. Dann wird $ E = mc ^ 2 $ span> falsch und sollte ebenfalls entfallen, aber es ist schwierig, seinen in der Populärkultur verankerten Status zu überwinden, siehe Wann und warum ist das Konzept der relativistischen Masse veraltet?