Pro hmotnost tělesa a fotonu platí ekvivalence hmotnosti a energie E = mc₀², kde ekvivlentní hmotnost m je součet dvou její složek: neměnní složky + složky pocházející od kinetické energie tělesa resp. fotonu. Neměnná složka hmotnosti tělesa je jeho klidová hmotnost neboli „atomová hmotnost“.Neměnná složka hmotnosti fotonu je jeho elektromagnetická hmotnost m_em.

Kinetická složka hmotnosti tělesa resp. fotonu je dána jejich rychlostí pohybu vyvolanou působením vnější síly F. V případě tělesa nezáleží na původu síly – může, ale nemusí to být síla gravitace – a proto gravitace není rozhodující cinitel, který by určoval ekvivalentní hmotnost tělesa. Naproti tomu, pro foton jedinou silou, která může vyvolat změnu rychlosti a kinetickou energii, je působení gravitačního pole.

Relativita hmotnosti tělesa vyplývá ze speciální teorii relativity (STR), kde rychlost světla v gravitace prostém vakuu má zásadní roli. Foton sám je částice světla, a tudíž k vysvětlení relativity jeho hmotnosti je potřebná obecná teorie relativity (OTR).

Fyzikální význam pojmu hmotnost má tři variace:

• Gravitační hmotnost, – pro látkové těleso je to atomární hmotnost. Pro foton je to elektromagnetická hmotnost m_em.
• Relativistická hmotnost, – z pohledu klidové inerciální vztažné soustavy je to hmotnost látkového tělesa pohybujícího konstantní rychlosti. Rychlost světla v tomto vztahu vystupuje jako konstanta. Pro foton relativistická hmotnost nemá fyzikální význam, jelikož foton sám je elementární částice světla.
• Energii ekvivalentní hmotnost, – je to součet atomární hmotnosti tělesa resp. elektromagnetické energie fotonu a ekvivalentu kinetické energie tělesa resp. fotonu.

Odkazy

[1] A. Einstein: Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Juni 30, 1905, Google.
On the electrodynamics of moving bodies.
[2] A. Einstein: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?, September 27, 1905, Google.
Does the inertia of a body depend upon its energy-content?
[3] A. Einstein: Teorie relativity, VUT v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2005
[4] E=mc² – Wikipedia, Google.
[5] Petr Kulhánek: Červený gravitační posuv a kvantová teorie, Google.
[6] L. Szántó: Maxwellovy rovnice, BEN, Praha 2012, 2. Vydání.
[7] Petr Balling: Základní jednotka délky – metr, Metrologie, tematická přílohač.4/2011
[8] Alexander Kuna: Základní jednotka času – sekunda, Metrogie, tematická příloha č. 4/2011