質問: e=mc^2でエネルギーに変わった質量の行方は? e=mc^2は核反応以外の変化でも成り立っていると書いてあるのを見ました。ガスを燃焼させたときなど。(質量保存則は近似的に成り立っていると言うことだったんですね。) では、例えばガス(何のガスでも、例えば家庭のプロパンガス)の燃焼で損失したガスの一部がエネルギーになって、上にかけてあるやかんのを暖めるのに使われたとしたら、それはどうなってしまうのですか? 熱エネルギーになっているとしたら、それは振動になっていると言うこと?それがまた何かの物質になったりするのですか?なるとしたら、もともとのガスの成分になるのですか?それとも何にでもなるのですか? 地球上で核融合が難しいように、地球上では無理で地球の質量は軽くなっていっている? どうなんでしょうか。ご回答よろしくお願いします。
回答: 冷たい水より熱い水の方が、その分子の速さが大きいわけですから、相対性理論から、 m=m_0/(1-v^2/c^2)^1/2 の関係によって、分子の質量は増加します。従って、水は重くなります。 エネルギーが慣性を持つというのは、物体がエネルギーを得た分だけ、その質量が増加するということです。開閉シャッター付きの箱の中を光で満たし、シャッターを一瞬だけ開いて閉じれば、その間に放射された光子のエネルギー分だけ、つまり、 e=mc^2 の質量分だけ、この箱(光子箱)は軽くなります。この意味で、光は質量をもつと言うことができます。