愛因斯坦的狹義相對論裡，有一個著名的公式：質能公式，非常簡潔，能量等於質量乘以光速的平方。
這個公式看起來很簡單，讓兩個原本看起來毫不相干的兩個物理屬性緊緊聯絡在一起，其實公式本身並不像看起來如此簡單，還蘊藏著更深刻的奧秘。
由於光速非常大，每秒30萬公里，光速的平方自然是一個更大的數字，這意味著一小撮質量就能轉換成巨大的能量。比如說，無論是核裂變還是核聚變過程，都會透過“損失質量”的方式釋放出巨大能量。
舉個例子，核裂變過程中，損失掉的1克質量，就相當於2000噸煤燃燒釋放出來的能量！
這裡說點題外話，很多人認為原子彈和氫彈的發明就是因為愛因斯坦的質能方程，其實這是一種誤解，兩者其實沒有什麼關係。人們只知道質能方程，知道物質中蘊藏著巨大能量，但並不知道如何利用這種能量。實際上，即便沒有愛因斯坦的質能方程，科學家也能製造出原子彈和氫彈。
質量轉換為能量的現象在我們身邊其實是很常見的，核彈（原子彈和氫彈）就是最好的例子。除此之外，物體燃燒過程中的化學反應，嚴格來講也是質量轉換為能量的過程，這一點與我們上學時學過的質量守恆定律好像發生了矛盾。
畢竟，在化學課上，老師都告訴我們，化學反應前後的質量是守恆的，不過嚴格來講化學反應過程也存在著質量虧損，因為任何化學反應都會伴隨著能量變化， 只不過這種變化太微小了，我們通常近似認為質量是守恆的。
那麼，既然質量和能量是等價的，現實中有沒有能量轉換成質量的現象呢？確實有，具體都有哪些呢？
首先我們需要簡單瞭解一下質量的定義。不要以為質量很簡單，其實細說起來，質量的本質是相當複雜的，之前的科普中做過詳細的講述，這裡就不具體展開了。
總體來講，質量可以分為靜質量和動質量，顧名思義，靜質量是指物體處於靜止狀態下的質量，但是世界上並不存在絕對靜止的東西，所以在物理學上是這樣定義靜質量的：在一個慣性系中，如果一個物體相對該慣性系靜止，那麼在該慣性系下測量到的質量就是靜質量。與靜質量對應的就是動質量，一個物體相對某慣性系運動，就具有動質量。
明白了以上這些，我們再來看看能量轉換成質量的例子。
第一，愛因斯坦的狹義相對論表明，一個物體的運動速度越快，質量就越大，這裡的質量就是指物體的動質量。那麼多出來的質量到底來自哪裡呢？
就是由能量轉化的。高速運動的物體會具備更大的動能，這些能量就轉化為物體的動質量。只不過只有物體的速度接近光速時，物體的動質量變化才比較明顯，我們平時經歷的速度基本不會對物體的質量帶來任何影響。但是，只要速度足夠快，足夠接近光速，哪怕是一根針，都可以具備足夠大的能量和質量。
科學家曾做過此類實驗，透過粒子對撞機將兩個基本粒子加速到亞光速，然後讓它們發生碰撞，撞擊之後產生了總質量大於原兩個粒子總質量的新粒子。
多出來的質量其實就是由能量轉化來的，說明能量轉化為物質需要海量的能量，短時間集中消耗掉，也有人認為宇宙就是高能量奇點爆炸產生的。
第二，在微觀粒子中，能量轉化為質量的例子其實是很多的，比如說原子核由質子和中子構成，而質子和中子都是由三個夸克構成。理論上講一個質子或中子的質量應該正好等於三個夸克的質量。
但實際上並非如此，三個夸克的質量總和僅佔了質子或者中子質量的1%而已，剩下99%的質量其實都是能量轉化來的，什麼樣的能量呢？就是來自三個夸克之間的強相互作用，三個夸克之間透過強相互作用緊緊束縛在一起，由此產生了強大的束縛能，也就是強力場的能量，強力場透過膠子傳遞能量。
第三，如果你對上述兩種能量轉化成質量的方式不太滿意，還有最直接的例子。我們都知道光是電磁波，而電磁波也是純能量，不同頻率的電磁波能量也會有所不同。科學家曾做過這樣的實驗，在實驗室中利用強大的鐳射，可以製造出正反電子對，不管是電子還是反電子（正電子）都是物質。反過來，電子和正電子這兩種物質相遇，也會發生湮滅轉化成純能量。
其實所有能量和質量相互轉化的現象再次表明了，能量和質量是等價的，只是表現形式不同而已。但其實這種觀點也只是通俗的理解，更方便普通吃瓜群眾理解，嚴格來講也是不嚴謹的。
嚴格來講，能量和質量其實是“不等價”的，因為能量才是最根本的東西，而質量只是能量的另一種表達方式而已。說白了，任何質量其實本質上都是能量，宇宙剛誕生之初就是純能量狀態，沒有質量這種屬性。
當然，這說來話長了，涉及到質量的本質，甚至是宇宙的起源還有基本粒子的形成問題。如果有興趣，可以翻翻我之前的科普文，有關於質量本質的詳細解讀，這裡就不再詳述了。
可以用一句話來通俗理解能量和質量的關係：能量的聚合就是質量，而質量的離散就是能量！
不管怎麼講，能量才是最根本的，我們的世界可以沒有質量，但不能沒有能量。哪怕是看起來空無一物的虛空環境，也具備最基本的能量，真空零點能。當然，理論上也存在比真空零點能更低的能量，那就是負能量，科學家們也確實在實驗中製造出了少許的負能量，這種能量也被認為是製造蟲洞過程中不可或缺的東西！
完！
