В научните среди от началото на XX век масата и енергията се разглеждат като две напълно изолирани величини. Класическата механика на Нютон и термодинамиката работят с отделни закони за запазване: материята си е материя, а енергията – кинетична, топлинна или лъчиста – е просто нейно проявление или движение. Никой в Цюрих, Берлин или Кембридж не предполага, че между грамовете материя и джаулите лъчение съществува пряк обменен курс.
Когато Айнщайн публикува юнивската си статия за специалната теория на относителността, основната му цел е да изчисти натрупаните с десетилетия противоречия между електродинамиката на Максуел и Нютоновата механика. Основният извод тогава е, че скоростта на светлината е постоянна величина във всички инерциални отправни системи, а пространството и времето губят своята абсолютна стойност. Едва няколко месеца по-късно, докато преглежда математическия си aparat, 26-годишният патентен експерт забелязва един специфичен и доста неудобен детайл.
През септември 1905 г. той изпраща краткото допълнение „Зависи ли инерцията на тялото от неговото енергийно съдържание?“. В него няма разгърнати експериментални данни или описание на лабораторни уреди. Налице е само мисловен експеримент. Айнщайн разглежда неподвижно тяло, което излъчва два равни светлинни импулса в две противоположни посоки. В собствената си отправна система обектът остава в покой, защото тласъците от светлината се неутрализират взаимно.
Проблемът възниква, когато същото това събитие се анализира от гледна точка на наблюдател, който се намира в движещ се влак – любимата аналогия на Айнщайн за инерциални системи. За пътуващия във влака светлинният импулс, излъчен по посока на движението, носи различна честота и енергия спрямо този, излъчен назад, поради Доплеровия ефект и трансформациите на Лоренц. За да се запази в сила фундаменталният принцип, че законите на физиката трябва да са еднакви за всички наблюдатели, уравнението просто засича разминаване.
Математическият баланс излиза единствено при едно условие: самият обект трябва да е загубил част от инерционната си маса по време на излъчването. В оригиналния си текст Айнщайн не използва познатите ни днес букви. Той записва, че ако едно тяло отдаде енергия L под формата на лъчение, неговата маса намалява с стойност, равна на L, разделено на V на квадрат, където V е тогавашното означение за скоростта на светлината. Изразено алгебрично, това е m = L/V².
Зад този елегантен извод обаче стои сериозен физически проблем за онова време. По онова време не съществуват прибори, способни да измерят толкова нищожни промени в масата. Загубата на маса при излъчване на светлина е толкова микроскопична, че за тогавашните физици това изглежда по-скоро като математически трик или абстрактен формализъм, отколкото като реално съществуващ природен феномен. Нужни са десетилетия, преди развитието на ядрената физика и откриването на дефекта на масата при ядрените реакции да потвърдят, че това не е просто теоретична кръпка в уравненията.
Днешният запис E=mc² се утвърждава постепенно, след като научната общност уеднаквява означенията – E за енергия и c за celeritas (скоростта на светлината). По своята същност изводът от 1905 година показва, че масата не е нищо повече от изключително плътна, „замръзнала“ форма на енергия.
Разглеждайки архивите от онзи период, виждаме как научният прогрес често не върви през грандиозни открития в бляскави академични аули, а през тиха аналитична работа върху наглед дребни математически несъответствия. Повече за историческото развитие на теоретичната физика в началото на миналия век и анализите на оригиналните ръкописи от Берн може да се проследи в специализираните архивни изследвания на академичните фондове.
В крайна сметка статията от септември 1905 година показва, че фундаменталните пробиви често възникват като естествено математическо изискване за съгласуваност на теориите, а не като търсене на сензация. Физическите закони просто са изисквали този баланс, за да останат валидни.
