“根據(jù)狹義相對論，質(zhì)量和能量是同一事物的不同表現(xiàn)形式，對于普通人來說，這是一個比較陌生的概念。”——愛因斯坦

理論上沒錯，而且在理論中也可以將一枚粉筆完全轉(zhuǎn)化為純能量。不過現(xiàn)實中卻很難辦到。具體原因我們下面詳細(xì)分析。

愛因斯坦的狹義相對論告訴我們，宇宙的本質(zhì)其實就是能量，而我們所看到的任何物質(zhì)結(jié)構(gòu)所具有的質(zhì)量屬性，其實只是能量的不同表現(xiàn)形式而已。而一個物體所具有的總能量等于靜止質(zhì)量中所包含的能量加上其動能。這里需要強(qiáng)調(diào)的一件事是，我們經(jīng)常會聽說一個質(zhì)量物體的運動速度越快，其質(zhì)量就越大，如果物體的運動速度無限接近光速，那么其質(zhì)量會變的無窮大。

這個說法其實就是相對論里的質(zhì)速關(guān)系，而這個質(zhì)量的增加其實就是物體動能的增加所變現(xiàn)出來的物質(zhì)總能量的增加，而不是真的質(zhì)量會增加。因為質(zhì)量這個物理量是一個物體所固有的本質(zhì)屬性，并不會因為運動速度的變化而變化。

只不過是為了方便理解，我們以前將物體動能的增加所帶來的能量增加描述成為了質(zhì)量的增加，不過這已經(jīng)是個比較陳舊過時概念了，我們現(xiàn)在一般不提相對論質(zhì)量，只說物體所具有的靜止質(zhì)量和動能，如果再提質(zhì)量的增加，就會造成很多人的誤解。

E=mc2 這個簡單的公式十分簡潔的告訴了我們一個靜止的質(zhì)量物體中包含了多少能量，如果將這些質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化能釋放多少能量，也告訴了我們需要多少能量才能創(chuàng)造出相應(yīng)質(zhì)量的物質(zhì)。我們?nèi)祟惸壳八莆盏哪芰抠|(zhì)量之間的相互轉(zhuǎn)化的方式最多最常見的就是化學(xué)反應(yīng)、核反應(yīng)和粒子加速器。

其中化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)是物質(zhì)釋放能量的過程，而在粒子加速器中是我們?nèi)祟惸壳叭藶橛媚芰縿?chuàng)造物質(zhì)的過程，例如，我們同時加速兩個質(zhì)子使其達(dá)到非常接近光速的速度，那么這兩個質(zhì)子除了自身的靜止質(zhì)量以外，也會擁有非常大的動能，如果將這兩個質(zhì)子相撞，我們就會得到三個質(zhì)子和一個反質(zhì)子，如果我們把創(chuàng)造出來的粒子的動能加起來，就會發(fā)現(xiàn)它們所擁有的動能要比之前兩個質(zhì)子的動能小的多，那么損失的動能去哪了？其實就是轉(zhuǎn)化為了物質(zhì)，也就是一個質(zhì)子和一個反質(zhì)子，這個損失的能量就等于質(zhì)子和反質(zhì)子的質(zhì)量乘以光速的平方。

這就是能量創(chuàng)造物質(zhì)的過程，下面再說物質(zhì)質(zhì)量到能量的轉(zhuǎn)化過程。

先說下化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)是人類應(yīng)用最多、掌握的最早的物質(zhì)和物質(zhì)之間的反應(yīng)，其中包括放熱和吸熱反應(yīng)，當(dāng)然我們?nèi)祟愔饕獞?yīng)用的是放熱反應(yīng)，因為我們需要從物質(zhì)中獲取能量，而且我們?nèi)祟惍?dāng)今社會主要的能源供應(yīng)也是化學(xué)燃料的燃燒。

以前我們認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)的過程不存在反應(yīng)物和生成物之間質(zhì)量的缺失，因為我們發(fā)現(xiàn)參與反應(yīng)的物質(zhì)數(shù)量也就是原子的數(shù)量、種類并沒有發(fā)生任何的改變，改變的只是分子結(jié)合的形式，也就是說反應(yīng)前物質(zhì)中有多少種類的原子，以及這些種類原子的數(shù)量都不會發(fā)生變化，這就是我們高中時，配平化學(xué)反應(yīng)式的原則。

因此我們當(dāng)時也認(rèn)為物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的。這其實是我們科學(xué)發(fā)展階段認(rèn)知的局限性，現(xiàn)在我們知道，化學(xué)反應(yīng)只會發(fā)生在原子的電子層面，而決定原子種類、數(shù)量的原子核并不會在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生反應(yīng)，不過原子外層電子結(jié)合方式的改變，也就是化學(xué)鍵的斷裂和重組是化學(xué)反應(yīng)中釋放能量的關(guān)鍵。在這個過程中能量的釋放，也會讓物質(zhì)損失極小的質(zhì)量，一般很難察覺。因為畢竟損失很少的質(zhì)量乘以光速的平方，就會帶來非常可觀的能量。

不過粉筆的主要成分為碳酸鈣（石灰石）和硫酸鈣（石膏），或含少量的氧化鈣，硫酸鈣十分穩(wěn)定，不宜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈣、氧化鈣可以和酸、水發(fā)生反應(yīng)，不過這點物質(zhì)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)釋放的能量微乎其微。基本可以忽略不計。

再說下核反應(yīng)

原子核中蘊含著巨大的能量，主要來自強(qiáng)力所提供的結(jié)合能。例如通訊，在太陽中每時每刻都在發(fā)生著核聚變反應(yīng)，每秒鐘會有4×10^38個質(zhì)子聚變?yōu)楹ず耍谶@個過程中總共會損失400萬噸的質(zhì)量，而這些質(zhì)量就會以光子和中微子的形式輻射出去。

這里有個問題就是，四個質(zhì)子跟一個氦核之間為何會存在質(zhì)量差？我們知道氦核中兩個質(zhì)子和兩個中子，而中子的質(zhì)量比質(zhì)子還要重，那為何它們結(jié)合在一起反而比四個質(zhì)子還輕呢？這其實就是結(jié)合能的問題，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合在一起的時候，就會在強(qiáng)力的作用下被束縛成為一個更加緊湊的結(jié)構(gòu)通訊，并且會損失質(zhì)量。氦核比四個質(zhì)子輕了0.7%，損失的質(zhì)量就通過E=mc2釋放了出來。

粉筆的成分我們剛才已經(jīng)說了，其中包含碳、氧、鈣、硫元素，這些元素都在鐵元素以下，這說明它們可以繼續(xù)通過聚變的形式釋放能量，不過聚變生成的元素越重，釋放的能量也就越小，而且我們?nèi)祟惸壳耙矝]有掌握可控的核聚變，隨意想要通過核能利用粉筆中蘊含的能量是行不通的。

不過還有希望，反物質(zhì)湮滅

除過核能以外，在宇宙中還存在一種能量釋放的極限形式，并且這種形式不會生成任何的反應(yīng)廢料，也就是說可以將反應(yīng)物的全部質(zhì)量轉(zhuǎn)化為純能量，就是通過普通物質(zhì)與其反物質(zhì)版本進(jìn)行簡單的接觸后湮滅。

如果我們創(chuàng)造出反碳、反氧、反鈣、反硫這些元素，就能實現(xiàn)一枚粉筆的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為能量，不過這只是理論上可行，因為我們要想創(chuàng)造出這些元素的反版本，就必須要有相應(yīng)的創(chuàng)造能量，既然我們已經(jīng)有了這些能量，為何還要利用湮滅的方式再次獲得同樣的能量呢？這不就等于脫了褲子放屁，多此一舉。

而且正反物質(zhì)之間的湮滅是瞬間發(fā)生的，無法進(jìn)行有效的控制，能量集中快速的釋放會給地球造成毀滅性的災(zāi)難，以廣島原子彈爆炸為例，其損失質(zhì)量約為0.6~0.7g，就造成了數(shù)十萬人的死亡，而一枚粉筆大概重200克，你仔細(xì)品品！

總結(jié)下

通過物質(zhì)損失質(zhì)量來釋放能量是我們?nèi)祟惈@取能量的方式，而我們現(xiàn)在還局限在化學(xué)能源上，核能也沒有完全的掌握。所以理論是美好的，現(xiàn)實往往很殘酷。