E=mc∧2，如此簡(jiǎn)潔的公式，卻蘊(yùn)含著深刻的道理，這就是質(zhì)能方程，它是從狹義相對(duì)論中推導(dǎo)出的結(jié)論。愛(ài)因斯坦用光速這個(gè)常數(shù)，便將質(zhì)量和能量這兩個(gè)物理學(xué)中非常重要的物理量聯(lián)系起來(lái)，表明質(zhì)量和能量是等價(jià)的。
光每秒能跑30萬(wàn)公里，數(shù)值非常大，它的平方自然是一個(gè)十分龐大的數(shù)字，這也意味著很小的質(zhì)量中就蘊(yùn)含著非常龐大的能量。數(shù)據(jù)顯示，僅1千克鈾235全部裂變，就相當(dāng)于燃燒2000噸煤所釋放的能量，而這一裂變過(guò)程僅丟失了不到0.1%的質(zhì)量。
這里順便提一下，核彈的發(fā)明與質(zhì)能方程沒(méi)有多大關(guān)系，當(dāng)然也與愛(ài)因斯坦沒(méi)有多大關(guān)系，愛(ài)因斯坦只是在二戰(zhàn)期間曾經(jīng)建議美國(guó)要趕在德國(guó)之前研制出原子彈。僅知道一個(gè)質(zhì)能方程，人類也只是知道物質(zhì)中蘊(yùn)含著巨大的能量，至于怎么利用，卻不知道，這樣根本發(fā)明不出原子彈，原子彈依靠的是鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)。況且，就算愛(ài)因斯坦沒(méi)有提出質(zhì)能方程，人類也能夠發(fā)明核彈。
核彈能夠釋放出巨大的能量，就是因?yàn)楹朔磻?yīng)過(guò)程中存在較大的質(zhì)量虧損，它們?nèi)嫁D(zhuǎn)化成了能量。一般認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的物質(zhì)總質(zhì)量是守恒的，不過(guò)細(xì)究下來(lái)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中也存在質(zhì)量虧損，畢竟化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中伴隨著能量變化，只是這種變化十分微小，幾乎可以忽略。
質(zhì)量是最基本的物理量之一，可分為靜止質(zhì)量和動(dòng)質(zhì)量，靜止質(zhì)量是物質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的質(zhì)量，動(dòng)質(zhì)量則是物質(zhì)因運(yùn)動(dòng)所具有的質(zhì)量。由于物質(zhì)不可能處于絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，所以并不存在嚴(yán)格意義上的靜止質(zhì)量。比如一個(gè)靜止的蘋果，構(gòu)成它的粒子仍然在運(yùn)動(dòng)。而在這些反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)化為能量的質(zhì)量都是指靜止質(zhì)量，總之質(zhì)量也可以作為能量的量度。
不管是核反應(yīng)，還是化學(xué)反應(yīng)，都能釋放出能量，反應(yīng)過(guò)程中丟失的這部分質(zhì)量主要是以光子、高能粒子等各種物質(zhì)形式溜走了，能量也是以這種形式釋放出來(lái)的。
既然質(zhì)能是等價(jià)的，可為什么只見(jiàn)質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，卻不見(jiàn)能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量？
其實(shí)，能量轉(zhuǎn)化成質(zhì)量的案例也很普遍，下面分別舉三個(gè)例子。
1，根據(jù)相對(duì)論，物體的運(yùn)動(dòng)速度越快，它的質(zhì)量就會(huì)越大，這是因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)得越快，它所具有的能量也就越大。物體由于運(yùn)動(dòng)所多出來(lái)的質(zhì)量，就是由能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的，這部分質(zhì)量也被叫做動(dòng)質(zhì)量。只是當(dāng)物質(zhì)處在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這種變化才會(huì)比較明顯。當(dāng)一顆繡花針以非常接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，甚至能毀滅地球。
2，構(gòu)成原子核的質(zhì)子由三個(gè)夸克構(gòu)成，可質(zhì)子的質(zhì)量卻比這三個(gè)夸克的總靜止質(zhì)量多得多。研究顯示，這多出來(lái)的大部分質(zhì)量就來(lái)源于夸克之間的強(qiáng)相互作用，也就是由強(qiáng)力場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。
3，很多人認(rèn)為能量只能依托于質(zhì)量而存在，其實(shí)自然界中就存在純能量狀態(tài)的物質(zhì)，比如光子，它就是一種處于純能量狀態(tài)的物質(zhì)，靜止質(zhì)量為0。光和熱，本質(zhì)上是不同頻率的電磁波，而電磁波和光子是同一種物質(zhì)不同形式的存在狀態(tài)。像光子這種純能量形式的物質(zhì)，也可以轉(zhuǎn)化為實(shí)物粒子，現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)成功在實(shí)驗(yàn)室中利用高能激光生成正負(fù)電子對(duì)。而一對(duì)正負(fù)電子湮滅時(shí)就會(huì)100%轉(zhuǎn)化為能量，也就是轉(zhuǎn)化為光子。
能量通常以物質(zhì)的做功能力來(lái)衡量。不同的運(yùn)動(dòng)形式，對(duì)應(yīng)著不同形式的能量，這些能量可以轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移。
在很多人的認(rèn)知里，質(zhì)量和能量仍有很大的不同。質(zhì)量通?？吹靡?jiàn)摸得著，并且有質(zhì)量的物體通常都是實(shí)物。而能量則是以光、熱等形式存在，給人的感覺(jué)比較虛無(wú)縹緲。其實(shí)，質(zhì)量和能量不僅等價(jià)，還不可分割，它們是統(tǒng)一的。
不管是質(zhì)量還是能量，它們都不可能憑空出現(xiàn)或消失。質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律是自然科學(xué)中非常重要的定律，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到質(zhì)量和能量等價(jià)后，便將上面兩個(gè)定律合而為一，統(tǒng)稱為質(zhì)能守恒定律。
