В одном из комментариев к заметке от тождестве энергии и массы был задан вопрос, – длинный, но по делу. Допустим, что наблюдатель на Земле, Земля движется вокруг Солнца, Солнце вокруг центра Галактики, Млечный путь также несётся относительно других галактик, в которых крутятся звёзды. Все эти движения суммируются, и результат – скорость объекта относительно земного наблюдателя, – может достигать огромных величин. Спрашивается, даёт ли эта – относительная – скорость релятивистское приращение массы?.. Отвечается: даёт, но крошечное, неразличимое, и, вообще, не всегда.
Данный момент рассматривался уже в статье про «парадокс близнецов». Релятивистские эффекты бывают реальными и иллюзорными. Причём, реальные, как это должно быть известно со школы каждому, характерны лишь для инерциальных систем отсчёта. То есть, систем неподвижных или движущихся без ускорения… Соответственно, оставшийся на Земле близнец видит, что время для его брата замедляется (а масса его брата растёт). Близнецу же в ракете лишь кажется (так перегрузки при старте на мозг подействовали), что его брат на Земле не стареет. Вернувшись, он убедится, что моложе брата.
...Ну, вот, проблема в том, что, хотя близнеца оставшегося дома перегрузкой и не прессует, по большому счёту положение наблюдателя на Земле – система не инерциальная. И Земля, и Солнце, и Галактика вокруг центра масс скопления, движутся по замкнутым орбитам, а значит, ускоренно… На практике данным эффектом вполне можно пренебречь, но реальное релятивистское возрастание массы существует только в системе связанной с центром масс скопления.
Хотя, в системе центра масс, да. Все принадлежащие к скоплению объекты получают к своей массе бонус, больший или меньший, в зависимости от относительной (с точки зрения наблюдателя в центре скопления) скорости движения. Теоретически, этот бонус должен проявляться в гравитационном взаимодействии объектов, но на практике данный эффект ненаблюдаем, поскольку речь лишь о сотнях километров в секунду.
Важным в данном случае является и упоминание центра скопления. Поместить наблюдателя в центр вселенной нельзя, – у вселенной нет центра, но не помогло бы даже если бы получилось. Какое-либо движение вне пределов скопления даже в инерциальной системе значения не имеет и на массе объектов не сказывается.
...Если в невесомости разместить бочку с водой и придать ей вращение, центробежная сила размажет воду по стенам. Но если закрутить всю вселенную вокруг бочки, ни в какой системе отсчёта не изменится ничего. Мы же не затратили энергию, не совершили над водой работу, раскручивая её. Следовательно, центробежная сила не возникнет, и воду к стенкам бочки не прижмёт.
Всё движение в гравитационно связанной системе скопления галактик – гравитационное. В кинетическую энергию объектов перешла потенциальная энергия в общем гравитационном поле. То есть, работа по их ускорению была совершена. Объекты приобрели инерцию, – а это и есть релятивистское приращение массы.
Удалённые же галактики «движутся» относительно земного наблюдателя за счёт эффекта убегания – расширения пространства. То есть, на самом деле, они не движутся, – ведь движение определено относительно пространства. Над ними не совершается работа, соответственно, приращения массы нет.
...А вот если бы при космологическом убегании масса вместе со скоростью возрастала, получилась бы забавная ерунда, над которой в своё время задумывался ещё Исаак Ньютон, сформулировавший «космологический гравитационный парадокс». Если вселенная бесконечна и существовала всегда, то в любом направлении от наблюдателя в пределах досягаемости взаимодействий должна быть сосредоточена бесконечная масса. Что обеспечит наблюдателю пребывание в невесомости, ввиду взаимоуничтожения векторов, – как если бы он находился в центре Земли. При достижении же убегающей от наблюдателя материей скорости света, её масса, именно, станет бесконечной… То есть, стала бы, если бы скорость убегания считалась.
К вышесказанному надо добавить, что и в связной гравитационной системе скорости объектом относительно наблюдателя могут быть околосветовыми. Например, при падении вещества на чёрные дыру. Но там, с одной стороны, скорость света не достигается (за горизонт событий объект проваливается раньше), с другой же это именно «настоящая» скорость. Масса падающего тела релятивистскими эффектами увеличивается.