die Beziehung E = mc², auch Einsteinsche Formel genannt, zwischen Energie E und Masse m eines Körpers, in der c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum bezeichnet.

In der Relativitätstheorie wird die Abhängigkeit der Energie eines bewegten Körpers der Geschwindigkeit \(\overrightarrow{v}\) und der bewegten Masse m durch die Gleichung \begin{eqnarray}\begin{array}{cc}E=\frac{{m}_{0}{c}^{2}}{\sqrt{1-{|\overrightarrow{v}|}^{2}/{c}^{2}}}\end{array}\end{eqnarray} beschrieben, wobei m₀ die Ruhmasse des Körpers ist. Aus der Taylorentwicklung des Nenners erhält man den für kleine Werte von \({|\overrightarrow{v}|}^{2}/{c}^{2}\) geltenden Näherungswert \begin{eqnarray}\begin{array}{cc}E={m}_{0}{c}^{2}+\frac{{m}_{0}{|\overrightarrow{v}|}^{2}}{2},\end{array}\end{eqnarray} dessen zweiter Summand mit dem bekannten Ausdruck für die kinetische Energie der klassischen Physik übereinstimmt. Der erste Summand zeigt, daß einem ruhenden Körper die Energie E₀ = m₀c² innewohnt, seine Ruhenergie.

Zu einem meßbaren physikalischen Phänomen wird die Abhängigkeit der Ruhmasse von der inneren Energie z. B. durch den Massendefekt, der bei der Bindung von Protonen und Neutronen im Atomkern beobachtet wird. Die Summe der Ruhmassen der in einem Atomkern gebundenen Kernteilchen ist größer als die Ruhmasse des Kerns, da die Kernteilchen durch die Bindung innere Energie verlieren. Andererseits wird der Energiecharakter der Masse auch bei nuklearen Reaktionen und Umwandlungen von Elementarteilchen experimentell nachgewiesen, bei denen sich Ruhenergie der ursprünglichen Teilchen zum Teil oder ganz in kinetische Energie der entstehenden Teilchen umwandelt.

Aus Gleichung (1) folgt, daß E im Limes \(|\overrightarrow{v}|\to c\) gegen ∞ strebt. Folglich ist die Lichtgeschwindigkeit ein Grenzwert, der von keinem materiellen Körper überschritten werden kann. Auch die Übertragung von Wechselwirkungen und Signalen von einem Ort zum anderen kann nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen. Die Existenz einer derartigen Grenzgeschwindigkeit ist mit den Gesetzen der klassischen Kinematik unverträglich und erfordert eine völlige Überarbeitung der grundlegenden Vorstellungen von Raum und Zeit. Aus demselben Grund dürfen lichtartige Teilchen wie Photonen, Neutrinos und Gravitonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, keine Ruhmasse besitzen.

Bei Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit wird die Masse als abhängig von der Geschwindigkeit angesehen. Man nennt die Größe \({m}_{\overrightarrow{v}}=m/\sqrt{1-{|\overrightarrow{v}|}^{2}/{c}^{2}}\) die bewegte Masse, m im Gegensatz dazu die Ruhmasse, und erhält aus (1) die Gleichung \(E={m}_{\overrightarrow{v}}{c}^{2}\).