在愛因斯坦出現(xiàn)之前，人們一直認(rèn)為質(zhì)量和能量是兩個(gè)互不相干的東西，沒有任何關(guān)系。 然而，愛因斯坦告訴我們，質(zhì)量和能量不僅可以相互轉(zhuǎn)化，而且本質(zhì)上它們實(shí)際上是同一件事。 質(zhì)量只是能量的一種表現(xiàn)形式。
愛因斯坦不僅向我們解釋了質(zhì)量和能量之間的關(guān)系，而且還闡明了兩者如何通過方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 這就是著名的質(zhì)能方程E=mc∧2。 在這個(gè)方程中，E代表能量，m代表物體的質(zhì)量，c代表光速。 從質(zhì)能方程可以看出，只需少量的質(zhì)量就可以轉(zhuǎn)化為極其巨大的能量。 因?yàn)楣馑偈?s，光速的平方是一個(gè)非常巨大的數(shù)字核反應(yīng)，所以即使是一根粉筆，如果完全轉(zhuǎn)化為能量，也可以轉(zhuǎn)化為能量。 ，也會(huì)擁有毀滅一切的力量。
那么如何將質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量呢？
物理效應(yīng)顯然不起作用。 無論你如何踩著馬把一塊粉筆磨成粉末，它也只是改變了它的外在形式。 如果你能收集到這些粉末，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的總質(zhì)量和以前一樣。 粉筆尖完全相同。 如果物理效應(yīng)不起作用，化學(xué)反應(yīng)能起作用嗎？ 日常最常見的化學(xué)反應(yīng)是燃燒。 通過燃燒，一種物質(zhì)會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)核反應(yīng)，生成新的物質(zhì)。 二氧化碳和水是最常見的燃燒產(chǎn)物，燃燒產(chǎn)生的熱量就是這種化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。 能量被釋放。 如果有能量釋放，是否意味著質(zhì)量減少了？ 這在理論上是正確的。
從質(zhì)能方程可以看出，只有一根粉筆才能釋放破壞性能量。 那么為什么燒了幾公斤煤后，只點(diǎn)起一點(diǎn)小火呢？
誠(chéng)然，化學(xué)反應(yīng)也會(huì)造成質(zhì)量損失，但質(zhì)量損失和我們想象的不一樣。 幾公斤的煤燃燒后會(huì)變成幾盎司的煤渣。 看似損失了大量的質(zhì)量，但實(shí)際上這些所謂的質(zhì)量損失并不是真正的損失。 它們只能化作氣體和塵埃散落出去。 ，如果我們能收集所有燃燒產(chǎn)生的煙塵，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)總質(zhì)量與燃燒前相比根本沒有變化。 即使您使用最精確的稱重儀器，您也無法檢測(cè)到質(zhì)量的某些變化。 既然質(zhì)量沒有變化，為什么說化學(xué)反應(yīng)也會(huì)造成質(zhì)量損失呢？
由于化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量相等，長(zhǎng)期以來人們一直認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量損失。 直到核反應(yīng)的出現(xiàn)，人們才認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量損失，但只是損失。 振幅極小，小到無法被察覺，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量就是由這微小的看不見的質(zhì)量損失產(chǎn)生的。
既然化學(xué)反應(yīng)不能產(chǎn)生可見的質(zhì)量損失，那么質(zhì)量如何轉(zhuǎn)化為能量呢？ 當(dāng)然，它依賴于核反應(yīng)。 一般來說，我們所說的核能可分為三類：核裂變、核聚變和放射性元素自然衰變。 放射性元素會(huì)經(jīng)歷自然衰變，衰變實(shí)際上是釋放一些粒子并將其轉(zhuǎn)化為另一種元素的過程。
例如，钚238由94個(gè)質(zhì)子和144個(gè)中子組成，在衰變過程中會(huì)釋放出兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，從而變成鈾234。 這個(gè)過程會(huì)造成一些質(zhì)量損失。 質(zhì)量以熱量的形式釋放。
與放射性元素的自然衰變相比，核裂變和核聚變?cè)斐傻馁|(zhì)量損失更加明顯，因此釋放的能量也更大。 核裂變是一種較重的元素裂變成兩種較輕的元素，而核聚變則是兩種較輕的元素聚變成一種較重的元素，會(huì)產(chǎn)生顯著的質(zhì)量損失，因此會(huì)釋放出巨大的能量。 以廣島原子彈為例。 事實(shí)上，名為“小男孩”的原子彈僅僅損失了不到1克的質(zhì)量，產(chǎn)生的能量就造成了如此巨大的破壞。
我們知道質(zhì)量如何轉(zhuǎn)化為能量，但是能量如何轉(zhuǎn)化為質(zhì)量呢？
能量很難直接轉(zhuǎn)化為我們所熟悉的質(zhì)量，但質(zhì)量以多種不同的形式出現(xiàn)。 通常我們所說的質(zhì)量是指物體的靜態(tài)質(zhì)量，但物體除了靜態(tài)質(zhì)量外，還有動(dòng)態(tài)質(zhì)量。 目前我們還不能直接將能量轉(zhuǎn)化為靜態(tài)質(zhì)量，但是我們可以將能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)質(zhì)量，比如用能量來驅(qū)動(dòng)汽車就是一個(gè)將能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的過程。 例如，在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，我們可以通過輸入10∧9ev能量將電子加速到每秒0.9964米。 這是能量轉(zhuǎn)換為移動(dòng)質(zhì)量的典型例子。