Relativistisk masse (3FY)

I litteraturen og på internett støyter ein av og til på begrepet relativistisk masse. Begrepet blir brukt både i lærebøker og i populærvitenskapelige bøker. Både Stephen Hawking (i A Brief History of Time) og Richard Feynman (i The Character of Physical Law) brukar det. Årsaken er at begrepet er intuitivt og kan letta overgangen frå klassisk mekanikk til den spesielle relativitetsteorien.  Men når ein er vane med å bruka uttykkja for relativistisk energi, er det ingen bruk for ein variabel masse.

Det er ein kjennsgjering at ein gjenstand blir vanskeligare å akselerera ved høge hastigheter. Klassisk vil vi då sei at tregheten blir større, og dermed massen, sidan masse (også) er eit mål for treghet. Den massen vi måler på ein gjenstand som er i ro kallast ofte for kvilemasse eller invariant masse, og når vi bare snakkar om masse, er det denne vi referer til. Vi har den same forholdet mellom den relativistisk masse mr og (kvile-) massen m som mellom tida i kvilesystemet og i eit system med ein (relativ) hastighet:

mr = γ m

der γ er Lorentsfaktoren gitt ved 

Når vi set den relativistiske massen inn i den klassiske uttrykket for bevegelsesmengde og Einsteins energiformel får vi dei relativistiske formlane for bevegelsesmengden p og totalenergien E:

p = γ mv og E = γ mc2

Disse er riktige, men merk at vi ikkje kan setja det inn for m i det klassiske uttrykket for kinetisk energi Ek = 1/2 mv2. Det korrekte relativistiske uttrykket for kinetisk energi får vi ved å ta differansen mellom totalenergien i fart og totalenergien i kvilesystemet, E0

Ek = E - E0 = γ mc2 - γ mc2 = (γ-1) mc2

Det er derfor viktig å understrekja at begrepet relativistisk masse ikkje er feil, men at det fort kan føra til misforståelsar, Det er dessuten gode teoretiske argument for å ikkje bruka det. Derfor blir uttrykket relativistisk masse (nesten) ikkje brukt i dag. Når fysikarar snakkar om masse, så meiner dei alltid kvilemassen m (av og til skrive som m0), ikkje den relativistiske massen mr.

Sjå også "Har fotonet ein masse?"