一个质量为M。的火车相对于我们地面的观测者以匀速度v直线运动,地面的观测者认为这个火车有动能1/2M。v² ,而火车上的观测者认为火车的速度为零,因而动能为零。所以讲,现代物理学认为能量对于不同的参考系是不守恒的。一个物体具有的能量在不同的观测者看来是不一样的。自然界中的物体的运动的本质应该于我们观测者无关,不同的观测者看到的只是物体有着不同的运动形式而已。
我们现在提出一个大胆的想法:一个物体具有的能量在相互运动的观测者看来数量是一样的,能量对于不同的参考系仍然是守恒的。相互运动的观测者看到的只是能量形式有所不同,而总的能量的数量是相等的。相对论认为一个相对于我们静止的质量为M。的粒子O点具有静能量M。C²(C为光速),当O点相对于我们以速度V运动的时候,或者在一个相对于我们以速度V运动的观测者看来,该物体的质量增加了,(我们用M表示O点运动时候的质量)具有能量为MC²,相对论认为这个是粒子的总能量,而经典牛顿力学中的动能
E'= 1/2M。v² 只是MC²和M。C²之差,也就是 E'= MC²- M。C² 由相对论的质速关系可以知道:M = M。 1/√(1- v²/ C²)所以E'= MC² - M。C² = M。C² 1/√(1 - v²/ C²)- M。C² ≈ M。C²(1+ v²/2C²+----)- M。C² = 1/2 M。v²
如果我们这样认为,粒子O点在静止参考系中能量为M。C²,在动的参考系中O点总的能量为MC² - E',结果粒子在两个参考系的能量是相等的 MC² - E'= M。C² 这样认识能量,一个验证了我们以上的想法,另一个是我们把能量于观测者联系了起来,强调了不同的观测者,看到了能量有不同的表现形式,而总的能量的数量于观测者无关,这种看法应该比相对论的看法要合理一些。