총에너지와 운동 에너지
입자가 정지하면 운동 에너지는 0이지만 총에너지는 mc²다. 움직일 때 늘어나는 부분이 운동 에너지다. 따라서 E=mc²의 정지 에너지와 움직이는 입자의 총에너지를 구분하지 않으면 서로 다른 양을 같은 식으로 계산하게 된다.
고전적 식과의 연결
v가 c에 비해 작으면 γ를 전개해 K≈mv²/2를 얻는다. 반면 v=0.6c에서는 γ=1.25이므로 K=0.25mc²다. 고전적 식의 0.18mc²와 차이가 나며 속력이 커질수록 단순한 제곱식으로는 충분하지 않다.
광자도 에너지를 가짐
정지 질량이 0인 광자는 E=pc의 관계를 따른다. 광자에 E₀=mc²만 대입해 에너지가 0이라고 말하면 총에너지와 정지 에너지를 혼동한 것이다. 광자의 에너지는 진동수와도 E=hf로 연결된다.
계 전체의 질량과 에너지
복합계의 정지 질량에는 구성 입자의 정지 질량뿐 아니라 내부 운동과 상호작용에 따른 에너지도 반영된다. 결합된 계의 질량이 분리된 구성원 질량의 합보다 작을 수 있는 이유다. 에너지 방출 과정은 질량과 에너지의 전체 수지를 함께 따져야 한다.
관련 문서
상대론적 운동량 / 로런츠 변환 / 운동 에너지 / 핵결합 에너지 / 광자 / 핵융합 / 핵분열 / 에너지 보존 법칙