Parece que nadie ha abordado esta parte de su pregunta todavía:
“la materia gana masa de la nada cuando comienza a viajar a velocidades muy altas”
Estoy bastante seguro de que te estás refiriendo al concepto de masa relativista . En la relatividad especial, hay dos definiciones distintas de masa: puede hablar sobre la “masa invariante” (también conocida como “masa en reposo”) de un objeto, que todos los observadores perciben como la misma, o su llamada ” masa relativista “, cuyo valor aparente depende de la velocidad relativa del observador. En particular, un observador que se mueve a alta velocidad en relación con un objeto percibirá que tiene una masa relativista más alta.
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Esta es una consecuencia bien entendida de la relatividad especial, no un descubrimiento empírico en busca de una explicación. No hay violación de ninguna ley de conservación, por lo que no es necesario explicar la aparición de más masa. De hecho, la masa relativista es realmente solo una definición. Hay varias formas equivalentes de expresarlo: una es la relación entre la energía total de un objeto y el cuadrado de la velocidad de la luz. Naturalmente, un objeto (relativamente) de movimiento más rápido tiene más energía, por lo que esta cantidad aumenta con la velocidad.
Hay buenas razones para referirse a esta cantidad como una “masa”, pero no deje que el nombre lo engañe; no hay implicación de que la masa inherente (en reposo) de una partícula cambie a medida que se acelera. Ciertamente, hay muchos procesos de partículas por los cuales la energía puede convertirse en masa y viceversa (E = mc ^ 2) – Jay Wacker mencionó algunas posibilidades que involucran materia oscura en su respuesta. Sin embargo, no es necesario invocar ningún proceso para explicar el aumento de masa relativista.
