پیش‌نویس:جرم ثابت

جرم ثابت، جرم سکون، جرم ذاتی، جرم مناسب، یا در مورد سیستم های محدود به سادگی جرم، بخشی از جرم کل یک جسم یا سیستم اجسام است که مستقل از حرکت کلی سیستم است. به طور دقیق تر، این مشخصه انرژی و تکانه کل سیستم است که در تمام چارچوب های مرجع مربوط به تبدیلات لورنتس یکسان است. [1] اگر یک قاب مرکز تکانه برای سیستم وجود داشته باشد، آنگاه جرم ثابت یک سیستم برابر با جرم کل آن در آن "قاب استراحت" است. در سایر چارچوب های مرجع که تکانه سیستم غیر صفر است، جرم کل (با نام مستعار جرم نسبیتی) سیستم بیشتر از جرم ثابت است، اما جرم ثابت بدون تغییر باقی می ماند.

به دلیل هم ارزی جرم-انرژی بقیه سیستم به سادگی جرم ثابت ضربدر سرعت نور است.

سیستم هایی که چهار تکانه آنها بردار صفر است (مثلا یک فوتون منفرد یا فوتون های زیادی که دقیقا در یک جهت حرکت می کنند) جرم ثابت صفر دارند و به آنها بدون جرم گفته می شود. یک جسم یا ذره فیزیکی که سریع تر از نور حرکت می کند، چهار لحظه ای فضا مانند خواهد داشت (مانند تاکیون فرضی) و به نظر نمی رسد که وجود داشته باشند. هر چهار تکانه زمان مانند دارای یک قاب مرجع است که در آن تکانه (سه بعدی) صفر است که مرکز قاب تکانه است. در این حالت جرم ثابت مثبت است و به آن جرم سکون می گویند.

اگر اجسام درون یک سیستم در حرکت نسبی باشند، آنگاه جرم ثابت کل سیستم برابر با مجموع جرم های ساکن اجسام متفاوت خواهد بود. این نیز برابر است با کل انرژی سیستم تقسیم بر c2. برای بحث در مورد تعاریف جرم، معادله جرم-انرژی را ببینید. از آنجایی که جرم سیستم ها باید با مقیاس وزنی یا جرمی در مرکز قاب تکانه ای که کل سیستم دارای تکانه صفر است اندازه گیری شود، چنین مقیاسی همیشه جرم ثابت سیستم را اندازه گیری می کند. به عنوان مثال یک ترازوی انرژی جنبشی مولکول های یک بطری گاز را اندازه گیری می کند تا بخشی از جرم ثابت بطری و در نتیجه جرم استراحت آن باشد. همین امر در مورد ذرات بدون جرم در چنین سیستمی صدق می کند که با توجه به انرژی خود، جرم ثابت و همچنین جرم سکون را به سیستم ها اضافه می کنند.

توجه داشته باشید که به دلایل بالا، چنین قاب استراحتی برای فوتون های منفرد یا پرتوهای نوری که در یک جهت حرکت می کنند وجود ندارد. با این حال، وقتی دو یا چند فوتون در جهات مختلف حرکت می کنند، یک مرکز جرم ( یا "قاب استراحت" اگر سیستم محدود باشد) وجود دارد. بنابراین، جرم یک سیستم متشکل از چندین فوتون که در جهات مختلف حرکت می کنند مثبت است، به این معنی که یک جرم ثابت برای این سیستم وجود دارد، حتی اگر برای هر فوتون وجود نداشته باشد.