当爱因斯坦写下质能方程的那一瞬间，世界因他而发生了改变。
从那一刻开始，质量和能量有了关系，它们两个不再是完全不相干的两个概念。
创造奇迹的爱因斯坦
根据爱因斯坦的方程式，质量和能量之间是可以相互转换的，人类之后的原子时代就是这个方程最好的表达。
可是，我们似乎从来没有看到过能量转化为质量的，这个方程真的可以顺着、逆着推导吗？
一起走进，质量和能量的世界。
质量和能量
潘多拉的魔盒
1945年，当一朵蘑菇云在日本的广岛升起时，爱因斯坦通过广播知道了这件事情，他感叹了一句，人类打开了潘多拉的魔盒。
时间还要退回到原子弹爆炸的40年前，1905年，爱因斯坦发表了划时代的论文，第一次提出质量和能量的关系。
这其中就有一个著名的方程：E=mc^2，这就是改变了人类科学发展的质能方程。
如果没有这个方程，人类的科学会慢至少50年，这一年也被称为“奇迹年”，属于物理的奇迹。
爱因斯坦和质能方程
更让人震惊的是，狭义相对论在当时是没有实验论证，这在物理学上也是头一回。
以至于有不少人认为爱因斯坦不是人类，他是外星人。
不过爱因斯坦并没有被眼前的成就冲昏了头脑，10年之后，它再次以广义相对论震惊世界。
一个人，创造了两个奇迹。
爱因斯坦写下这个方程式的时候，脑海里是宇宙、是世界、是各种物质，他并没有想到这会和原子弹有关。
爱因斯坦写下方程的时候想的是宇宙
1938年，德国物理学家第一次发现核裂变，当时全世界都害怕德国会将这门技术用到战争上。
这项技术的指导方针，就是爱因斯坦的质能方程。
或许正是这个原因，后世人们一直以为，爱因斯坦参与了第一枚原子弹的研制。
实际上，爱因斯坦本人没有参与曼哈顿计划。
参与曼哈顿计划的奥本海默
既然质能方程表示了物质的质量可以转化为能量，一千克物质就能产生3/7个大伊万的能量，那么为什么我们的世界没有因为质量而爆炸呢？
这是因为，宏观物质所具有的质量叫做静止质量，它是没有能量的。
想要实现质能方程，必须要让静止质量丢失，这样才能释放出能量。
原子的结构
一个原子，就呆在那里，不会产生能量。
当使用一颗中子轰击它，使它发生裂变，原子核分裂形成两个更小的原子，这个过程中，会释放出中子。
这些中子是曾经原子的一部分，现在已经不属于原来的体系了，原子在核裂变的过程中，静止质量发生了改变，于是启动了质能方程，产生了巨大的能量。
既然质量可以转化为能量，那么为何我们没有看见能量转化为质量的情况呢？
核裂变的原理
能量与质量
爱因斯坦的质能方程是可以等价转换的，也就是能量是可以产生质量的，最大的例子就是宇宙大爆炸。
大爆炸之前，没有物质，甚至连时间都没有，大爆炸产生的巨大能量，诞生了原子、电子、中子等粒子，之后又诞生了宏观的天体，某种程度上，我们人类也是宇宙大爆炸的产物。
大爆炸发生大约100亿后，它的能量还在继续，诞生了太阳系，其中就有地球。
地球在之后的时间里，先后诞生了各种什么，在200多万年前，人类的祖先开始出现。
宇宙大爆炸
而我们在现实生活中看不见能量制造质量的情况，是因为，制造一克质量，需要的能量非常巨大，并且制造出来的物质，宏观上根本就看不见。
这就好比，宇宙大爆炸最开始诞生的是各种粒子，虽然量很大，可这些都不是宏观物质。
宇宙中的第一颗天体，大约诞生于大爆炸之后1亿年。
也就是说，大伊万的爆炸会产生质量，但是我们看不见，并且在很长的时间里，这些物质都会以微观的形式存在。
大爆炸产生物质的顺序
质能方程里面的质量，不是我们熟知的宏观质量。
公式上来说，质能是可以等价交换的，可实际情况，质能之间无法做到100%的交换。
因为没有物质能够达到光速，人类制造的速度，最快只能达到光速的99.99%以上，无限逼近光速。
唯一具有光速的光子，没有静止质量。
光速无法突破
人类还没有进入质能时代
人类目前所使用能源，化石能源占据了最大头，燃烧化石能源并不是质量转化为能量，只是让它参与化学反应而已。
这种通过燃烧产生的能量，只是能量的最初级，本质上和燃烧木材是一回事，唯一不同的是，化石能源产生的热比木材多。
此外，人类的太阳能、风能、地热能、水能等，同样不是质能。
真正称得上质能的，只有核能，不管是核聚变还是核裂变。
煤燃烧是化学反应
然而，核能目前占据人类能源使用量的很小一部分。
并且虽然有爱因斯坦的质能方程在手，可是核能的使用率却非常低。
使用1千克铀作为原料，只有千分之七可以真正参与裂变反应，也就是7克。
而且，核能还具有一个副作用，那就是辐射。一旦发生核泄漏，那么迎接人类的，是毁灭性的灾难。
核电站的反应，是不可控的，一旦泄露出去，没有挽救的余地。
难道人类的能源就到此为止了吗？
核辐射警告标志
如果人类可以模拟太阳的核聚变形式，那么就相当于人类拥有了一颗永不熄灭的“太阳”。
核聚变常用的原料是氢原子，当氢原子的同位素氘和氚进行原子核的聚合，静止质量发生改变，满足质能方程，引发核聚变反应生成氦原子，并释放能量和一个中子。
理论上来讲，氢核聚变的原料是取之不尽，用之不竭的，因此可控核聚变无须担心能源耗尽的一天。
人类已经实现了核聚变，难就难在“可控”上。实现可控之日，就是人类文明进入一级之时。
可控核聚变
能源的限制
虽然核能占据人类能源的比例并不算很高，但是不可否认它释放的能量，以及为人类做出了巨大的贡献。
旅行者1号和2号，好奇号火星车、毅力号火星车，它们的能量都来自核电池。
核电池的寿命在大约80年，能够保证这些探测器在没有太阳光的情况下正常运转。
限制人类文明晋升道路的最大阻碍，就是能源。人类之所以会有能源危机，就是因为没能在能源上实现质能自由。
好奇号火星车
不可否认，人类极度依赖化石能源，然而化石能源是有限的，并且无法再生，属于一次性产品，用完就完了。
寻找新的能源之路，是人类唯一的自救办法，质能方程就是爱因斯坦给人类最好的礼物，给人类以新的希望。
无法想象，若是没有质能方程，人类将在能源恐惧中走向怎样的极端。
人类的未来不仅是智能的，还是质能的。当人类可以自由使用质能方程来获得能量，那么能量是无穷无尽的。
人类将突破文明的第一个级别，步入宇宙文明的行列。
宇宙文明
难怪有人会说，爱因斯坦是外星人，因为它的理论太过于超前，没有他，人类将落后50年以上。
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