質量の保存

Special relativityEdit

特殊相対性理論では、システムが開いていてエネルギーが逃げる場合、質量保存は適用されません。 しかし、完全に閉じた（隔離された）システムには引き続き適用されます。 合エネルギーを抜け出せないシステム、その量は減少しました。, 相対性理論では、任意のタイプのエネルギーがシステム内に保持されている限り、このエネルギーは質量を示す。

また、質量は常にそのようなシステムで保存されているにもかかわらず、物質は孤立したシステムでは完全に保存されない可能性があるため、質量, しかし、物質は化学においてほぼ保存されているため、物質保存の違反は核時代まで測定されず、放射能や核反応に典型的な高エネルギーを含まない化学やその他の研究のほとんどのシステムにおいて、物質保存の仮定は重要な実用的な概念である。,

化学エネルギー量に関連する質量は測定するには小さすぎる

原子や大量の粒子が逃げることは許されないが、他のタイプのエネルギー（光や熱など）が入ることも逃げることも許されている特定の種類のオープン系の質量の変化は、化学反応における少量の熱や放射エネルギーの付加または損失に関連する質量の変化が非常に小さいため、19世紀には気付かれなかった。, （理論的には、熱と仕事が出入りできない孤立したシステムで行われた実験では、質量はまったく変化しません。)

エネルギーが失われなければ質量保存は正しいままである

相対論的質量の保存は、慣性フレームを変えると系の全エネルギー（相対論的エネルギー）が変化する可能性があるため、単一の観測者（または単一の慣性系からの視点）の視点を意味し、この量が相対論的質量を決定する。,

粒子のシステムの質量は、古典物理学では真であっても、特殊相対性理論では偽である可能性があるという原則は、それらの残りの質量の和に等しくなければならない。 静止質量を単純に加えることができない理由は、運動エネルギーやポテンシャルエネルギーなどの他の形態のエネルギーや、光子などの無質量粒子を考慮に入れていないためであり、そのすべてが系の総質量に影響を与える可能性がある（またはそうでない可能性がある）。,

システム内で大量の粒子を動かす場合、様々な粒子の残りの質量を調べることは、多くの異なる慣性観測フレーム（システム全体のエネルギーと運動量を保存する場合は禁止されている）を導入することにもなり、また、ある粒子の残りのフレームにおいても、この手順は他の粒子のモーメンタを無視し、他の粒子がこのフレーム内で運動している場合、システム質量に影響を与える。,

不変質量と呼ばれる特殊なタイプの質量については、閉じたシステム全体の観測の慣性枠を変更することは、システム全体を見る異なる観測者であっても、保存された不変（不変）のままであるシステムの不変質量の尺度に影響を与えない。 不変質量はエネルギーと運動量のシステムの組み合わせであり、任意の慣性系では、様々な粒子のエネルギーとモーメントは常に同じ量に加算される（運動量は負である可能性があるため、加算は減算になる）。, 不変質量は、運動量枠の中心で見たときの系の相対論的質量である。 これは、すべての可能な慣性座標系から見て、システムが示す可能性のある最小質量である。

相対論的質量と不変質量の両方の保存は、新しい粒子のエネルギーが他の粒子の運動エネルギーから、または光子以外の他の粒子を含むシステムの一部として一つまたは複数の光子から来る可能性がある対生成によって作成された粒子のシステムにも適用されます。, 再び、完全に閉じた（すなわち孤立した）系の相対論的質量も不変の質量も、新しい粒子が作成されるときに変化しない。 しかしながら、それが相対論的質量である（すなわち、相対論的質量は保存されているが不変ではない）場合、異なる慣性観測者はこの保存された質量の値について同意しないであろう。 しかしながら、測定される質量が不変質量である（すなわち、不変質量が保存されており、不変である）場合、すべての観察者は保存質量の値に同意する。,

質量-エネルギー等価公式は、エネルギーがシステムを脱出することが許されている場合、相対論的質量と不変質量の両方がまた脱出するので、非絶縁系において異なる予測を与える。 この場合、質量-エネルギー等価式は、系の質量の変化が、エネルギーが加算または減算されることによるエネルギーの変化に関連していると予測します：Δ m=Δ E/c2。 {\displaystyle\Delta m=\Delta E/c^{2}.}変化を伴うこの形式は、この有名な方程式がもともとアインシュタインによって提示された形式でした。, この意味で、システムにおける質量変化は、システムから追加または除去されたエネルギーの質量が考慮される場合に簡単に説明される。

この式は、システムが束縛された後に結合エネルギーがシステムから逃れることが許されている場合、束縛システムはそれらの部分の合計よりも小さい不変質量（システムの静止質量）を有することを意味する。 これは、システムのポテンシャルエネルギーを運動エネルギーや光子などの他の種類の活性エネルギーに変換することによって起こり、束縛されたシステ, 質量欠陥と呼ばれるシステム質量の違いは、束縛されたシステムにおける結合エネルギーの尺度であり、言い換えれば、システムを分解するのに必要なエネルギーである。 質量欠陥が大きいほど、結合エネルギーは大きくなります。 結合エネルギー（それ自体が質量を持つ）は、部品が結合して結合系を形成するときに（光または熱として）放出されなければならず、これがエネルギーが系を離れるときに結合系の質量が減少する理由である。 全不変質量は、脱出した結合エネルギーの質量が考慮されるとき、実際に保存される。,

General relativityEdit

一般相対性理論では、膨張する空間における光子の全不変質量は、そのような膨張の赤方偏移のために減少する。 したがって、質量とエネルギーの両方の保存は、そのような系の重力ポテンシャルエネルギーの変化のために、理論におけるエネルギーに対する様々な補正に依存する。