Сучасна фізика розглядає енергію двох видів. Кінетична енергія описує рух тіла, а потенційна енергія говорить нам про здатність створювати рух завдяки взаємодії між об’єктами.
Що стосується маси, то тут також виникають дві проблеми. Перша — маса вказує на потенціал енергії, якої самої — ми не знаємо. Ми лише можемо вимірювати стаціонарне положення тіла та його рух в одній системі відліку, заданими координатами.
Релятивістські ефекти виникають саме тому, що ми порівнюємо окремі системи координат, намагаючись позначити загальну модель обчислювань. Тобто звести дві системи в одну, - так простіше рахувати.
Друга проблема пов’язана з відомим рівнянням Альберта Ейнштейна E=mc2. Тут інерція (інерційна маса) об'єкта визначається його внутрішнім енергетичним вмістом.
Проведемо уявний експеримент, який демонструє перетворення інерції на кінетичну енергію. Його важко реалізувати на практиці, але спробуємо окреслити можливий сценарій.
Тож, у нас є дуже велика коробка, наповнена ідеальними м'ячиками для пінг-понгу. Ці м'ячики стрибають між стінками коробки. Самі м'ячики та коробка фізично "ідеальні", тобто зіткнення м'ячика з внутрішньою стінкою коробки можна вважати таким, що не допускає втрату енергії.
Тепер спробуйте штовхнути коробку, щоб прискорити її. Ви помітите опір. Стінка, яку ви штовхаєте, буде контактувати з м’ячиками. Останні прискоряться у протилежному напрямку.
Це означає вимагання додаткових зусиль, зовнішньої енергії. М'ячики на протилежній стінці коробки будуть вдарятися з трохи меншою силою, тобто стан спокою принципово відрізняється від руху.
Чим швидше м'ячики для пінг-понгу відскакують, тим важче штовхати коробку, яка їх містить.
Якщо ж ви розрахуєте повну кінетичну енергію м'ячиків всередині системи відліку з центром мас коробки, то виявиться, що вона буде пропорційна додатковій інерції, яка виникає, коли ви рухаєте коробкою.
Але тепер зробімо дещо інше! Відкриваємо отвір з одного боку коробки. Випускаємо з неї купу м'ячиків. Коробка розганяється в протилежному напрямку. Ми штовхаємо коробку з меншою кількістю кульок.
Що ми бачимо? Інерція коробки зменшується. Коробка втрачає частину інерційної маси. Куди вона поділась? До нової системи - коробки-шариків. Інерційна маса перетворилась у кінетичну енергію!
Такий експеримент можна провести навпаки. Якщо коробка “впіймає” кілька швидких пінг-понгових м'ячиків.
Проблема в тому, що всередині однієї системи завжди існує “страхуючий” інерційний потенціал, який консервує систему. Завжди потрібний зовнішній “штовхач”, щоб створювалась інша система відліку та інша система координат, а енергія набула іншого “стабільного” стану.
У "реальному світі" ми не маємо ідеальних м'ячиків для пінг-понгу та ідеальних пружних зіткнень всередині ідеальних коробок. Але ми використовуємо прискорювачі частинок, де квантові елементи слугують м'ячиками для пінг-понгу.
Такі прискорювачі регулярно створюють нові частинки, які зазвичай не зустрічаються в природі. Ми лише управляємо кінетичною енергію частинок й трактуємо отримані результати як “маса частинок”.
Втім, перетворення кінетичної енергії в масу не означає створення частинок як таких. Ми лише інтерпретуємо експеримент, намагаючись пояснити фізичні процеси. Той же бозон Гіггса - це буквально перетворення кінетичної енергії на масу спокою частинок, що виробляються на прискорювачах. Тобто на потенційну енергію, яка на рівні макрооб’єктив з невідомих причин проявляється гравітаційно.
Нещодавно американський фізик Грант Реммен розробив новий підхід до вивчення примх дзета-функції Рімана. На його думку, тепер вдасться "перевести" функцію у квантову теорію поля. І таким чином відмовитися від поняття "елементарна частинка".
Крім того, не виключно, що квантова теорія поля дозволить переписати історію фізичної маси без використання інструментів класичної механіки.
Також науковці не виключають вірогідності того, що фотони мають тимчасову масу. Проблема лише в тому, що ми точно не розуміємо, звідки береться маса у макрооб'єктів і як вона пов'язана з квантовим світом.
