E=MC^2参与着我们日常生活中的质能转换

“根据狭义相对论，质量和能量都是同一事物的不同表现形式，对于普通人来说，这是一个有点陌生的概念。”——爱因斯坦

确实是这样，不过我们听得最多的就是核反应和粒子加速器，但质能之间的转化在我们生活中随处可见。

粒子加速器如何将能量转化为质量

爱因斯坦最著名的方程：E = mc^2，列出了在静止状态下，物质中储存了多少能量，并告诉我们，首先需要多少能量来才能创造物质。

也就是说我们可以直接从能量中产生物质；事实上，在粒子加速器中我们一直再做这样的事情。还有在恒星中，在黑洞和中子星周围，在宇宙大灾难（超新星爆发）中，我们不断地从能量中创造出新的物质。很简单：取两个有足够能量（动能）的质子，把它们撞在一起，我们就会得到三个质子和一个反质子。

这也是我们在地球上制造绝大多数反物质的方法，如果我们把四个创造出来的粒子动能加起来，就会发现它们的动能比原先两个质子的动能要小。（一个质子和一个反质子的质量，乘以光速的平方。）

这就是E = mc^2告诉我们：质量只是能量的一种形式，只要你把质量转换成另一种形式的能量，质量很容易被创造或毁灭。但爱因斯坦最著名的方程式还有一个更常见甚至更平凡的应用：所有的核反应和化学反应。

核反应以及化学反应

你可能听说过核反应：我们要么把质量小的原子核合并成一个或多个质量大的原子核（即聚变），要么把质量大的原子核分裂成质量小的原子核（即裂变）。在这两种情况下，即使质量的变化相对很小也能释放出巨大的能量。历史上最强大的核爆炸（沙皇炸弹）释放了近60兆吨的能量，只是将不到50克（2盎司）的质量转化为能量。以上说的都是核能，下面说说于我们生活相关的化学能。

E = mc^2其实也控制着我们生活中能量质量的转化。构成我们日常生活中所有生物和无机过程基础的微不足道的化学反应都是基于电子是如何与原子和分子结合的。电子之间有不同的能级和构型；化学键的形成、断裂和重新形成，能量被吸收或释放，以平衡每个单独的反应。

当植物吸收光子进行光合作用时，获得的质量与吸收光子的能量成正比，遵循E = mc^2定律。当一个人为了维持体温而燃烧他或她的化学燃料时，失去的质量与那些化学键断裂所释放的能量成正比。事实上，如果我在天平的一端称一个自由电子和一个自由质子，在另一端称一个中性的、基态的氢原子，我们就会发现自由电子和质子的重量增加了13.6 eV/c2，正好相当于电离一个中性氢原子所需的能量！

因此你吃进去的饭，经过化学反应吸收的能量，就会通过E = mc^2转化为相应的质量。所以吃饭长肉就是能量转化为质量的完美例子！

生活中每时每刻都在进行着质能转化

当我们将氢气和氧气混合生成水时，就会释放出能量，但是反应生成水的质量比之前的氢和氧的质量要低一些。质量低了多少？释放的确切能量，除以光速的平方。(因为如果E = mc^2，那么E / c^2 = m也是成立的。)所以每次你做一件释放能量的事情，你的质量损失与释放的能量成正比。

同样，每次你吸收能量的时候，获得的质量与吸收的能量成正比。就跟我们吃饭一样，我们从饭的化学能中获得了多少能量，这些能量就会以相应的比例转化为质量。这意味着质量是能量的一种形式，这两个量，不管你对一个系统做什么，都是成比例的。满足一个方程E∝m。

但这个比例符号（∝）成为一个等号，我们就需要得到正确的转换因子。转换因子告诉我们能量是如何定量地与质量相关的。

转换因子是光速的平方。搞清楚这一切只是爱因斯坦对我们理解宇宙的伟大贡献之一。

可能你从来没有想过，E = mc^2（或E / c^2 = m）实际上影响了我们世界中每时每刻发生的一切事情；每当你眨一下眼皮，活动一下肌肉，吸气或呼气，思考一个问题或心跳，你都是在把质量转化成能量，而每一次你消化一顿饭，你都是在把能量转化回质量。任何增加或减少系统能量的东西都会导致系统质量的改变。这就是质能方程，这就是你吃饭长肉的原因。