Odpowiada Bartosz Prech, konsultacja prof. dr hab. Andrzej Dragan

Spróbuję rozłożyć  pytanie na czynniki pierwsze, tak by lepiej przedstawić problem. Po pierwsze, należy dobrze rozumieć co znaczy stwierdzenie, iż „masa zaczyna rosnąć” w przypadku zwiększania prędkości cząstki. Relatywistyczny związek między energią, masą i pędem wyraża się następującą formułą:
\begin{equation}
E^2=m^2c^4+p^2c^2
\end{equation}
W powyższym równaniu parametr $m$ to masa cząstki (niekiedy nazywana masą spoczynkową) i można zauważyć, że wielkość $m^2c^4=E^2-p^2c^2$ jest stała. Zatem zwiększając prędkość cząstki (a więc jej pęd) wzrasta jej energia, ale nie masa. To rozmycie pojęciowe wiąże się z błędnym interpretowaniem masy relatywistycznej jako fizycznej masy cząstki.

Poczyniona uwaga jest dosyć istotna do dalszego zrozumienia fizyki zjawiska. W ogólnej teorii względności w równaniach Einsteina nie pojawia się sama masa, ale tensor energii-pędu, którego „wielkość”, po przejściu do układu poruszającego się (po dokonaniu koniecznych obliczeń, które jednak umotywowane są powyższym rozumowaniem zaczerpniętym ze szczególnej teorii względności), pozostaje niezmienna. Ogólnie więc, zakrzywienie czasoprzestrzeni, które przyrównane jest w ogólnej teorii względności do wspomnianego tensora energii-pędu, nie zmienia się przy zwiększeniu pędu (a więc prędkości). Jest to równoważne ze stwierdzeniem, że obiekt nie może się zmienić w czarną dziurę tylko poprzez jego rozpędzenie (ponieważ jego wpływ na krzywiznę czasoprzestrzeni, co jest fachowym określeniem na własności grawitacyjne w pobliżu obiektu, się nie zmienia). Ponadto, w każdej chwili energię cząstki można wyrazić zgodnie z powyższym wzorem: $E=\sqrt{p^2c^2+m^2c^4}$, a dla danej chwili nie zależy ona od przyspieszenia obiektu, zatem powyższe rozumowanie jest również zasadne dla obiektów przyspieszających.

Pozostaje jeszcze napomknąć, iż rozumowanie przeprowadzone powyżej jest oparte na wynikach z teorii klasycznych. Pytanie czy rozważając problem nie powinniśmy się odwołać do teorii kwantowej. Okazuje się jednak, że zgodnie z teorią kwantową sam problem rozpędzenia cząstki jest bardzo problematyczny, pojawiają się różne niespodziewane problemy z samymi mechanizmami rozpędzania, gdyż bardzo szybko poruszająca się cząstka potrafi „obserwować” rzeczywiste w jej układzie cząstki, niemierzalne tzn. nieistniejące dla obserwatora w spoczynku, które mogą skutecznie utrudniać ruch przyspieszającej cząstce; na ten moment wydaje się, iż nie potrafimy rozwiązać tego problemu w reżimie teorii kwantowych.