能量转化效应公式（一个牛逼的公式）

从什么时候起，我们开始厌恶数学？这些东西原本如此美丽，如此精妙。这个地球上有多少伟大的智慧曾耗尽一生，才最终写下一个等号。每当你解不开数学问题的时候，不妨换一个角度想，暂且放下对理科的厌恶和对考试的痛恨。因为你正在见证的，是科学的美丽与人类的尊严。

英国科学期刊《物理世界》曾让读者投票评选了"最伟大的公式"，最终榜上有名的十个公式既有无人不知的1 1=2，又有著名的E=mc2；既有简单的圆周公式，又有复杂的欧拉公式……

在一次明星访谈中，有人问卡梅隆·迪亚兹（美国女演员），在这个世界上，她还有什么最要想知道的事，她竟然回答说："很想知道E=mc2的真正含义是什么。"这个回答令在场人先是惊愕，随之哄堂大笑起来。在众人的笑声中，她又补充了一句："我这是认真的。"谁也没想到，这位世界超级名模和当红的好莱坞明星大腕，竟会有这样的梦想！

迪亚兹所说的E=mc2，就是爱因斯坦著名的质能公式。这个公式在物理学界乃至在科技领域产生了强烈的反响，世界上有多位著名物理学家的研究与这个公式息息相关。

01质能公式提出，同时也拓展人们对新思想的追求

1905 年，年仅26岁的爱因斯坦在德国《物理年鉴》上一连发表了6篇论文，它们都具有划时代的分量，但在这一时期，他得不到物理教授的职位，甚至连个普通的物理教师都不是，而只是一所专利局的小职员。在1905 年11 月21 日发表的题为"物体的质量可以度量其所含的能量吗？"的论文中，他提出了质能公式E=mc² (能量E = 质量m ╳ 光速c的平方)，不仅给出了理论上的证明，还提出了检验这一公式的建议。

质能公式揭示了一个惊天的秘密，即使物体静止，它依然具有能量，而这份能量就蕴含在物质之中。由于c²是光在真空中传播速度的平方值，这个数值非常的巨大，蕴含在物质内部的能量一旦开发出来，将大得不可限量！

爱因斯坦的质能公式深化了人们对能量的认识，能量不仅表现在物质的运动状态上，不仅存在于物质的形态和化学结构里，还存在于无形的场中，也隐藏在物质的质量之中，也就是质量与能量等效。

质能公式揭示出了一个惊天的秘密，即使物体静止，它依然具有能量，而这份能量就蕴含在物质之中。由于c2是光在真空中传播速度的平方值，这个数值非常的巨大，蕴含在物质内部的能量一旦开发出来，将大得不可限量！这个惊人的预言本应引起轰动，然而在论文发表的初期，却遭到一些人的反对，就连当时的一些著名物理学家也对这位年轻人给出的公式表示怀疑。

在一般情况下，例如在普通的化学反应中，反应前后总质量的变化不大，质量与能量的转化并不明显。例如，在氢和氧结合生成水的反应中，每生成大约1千克水，会释放出大量的能量，但质量的亏损却只有1.5×10-10千克，并不引人注意。然而在核反应中，当大约有十分之几克的质量转化为能量释放出来，情况就大不相同了。最有效的质能转化是在正负物质的湮灭中，那时全部质量将转化为能量。对这一情况，爱因斯坦也有预言，他建议在放射性物质的衰变中，去寻找质量转化能量的证据。

科技领域获得成功的同时，质能公式也引领了社会的文化生活。人们对新思想的追求远远地跨越了科学界，质能公式已经成为全世界人们知晓最广泛的公式。它不仅频繁地出现在众多的学术书籍和学刊中，也常出现在杂志封面上、橱窗里、广告牌上、路边的装饰上、T恤衫上、咖啡杯上，甚至刻印在10分钱的硬币上，印刷在邮票上。这个公式成为人们挑战旧思想的口号与追求时尚的标志。

02 质能方程的认可及印证

质能方程的印证涉及三位著名的物理学家，她们恰好是三位杰出的女科学家——玛丽·居里、丽斯·梅特纳与塞希亚·佩恩。

1938年，梅特纳为躲避纳粹的迫害在瑞典避难。在这年的圣诞节期间，她与侄子奥托·哈恩提出了核裂变的思想。他们认为，原子核也会像"液滴"那样分裂，在分裂中释放出能量来。但是当时面临一个令人困惑的问题，原子核克服巨大的表面张力分裂开来的所释放的能量该有多大。因为经他们计算，只一个铀原子核的分裂，所涉及的能量就将达到200兆电子伏！这么大的能量从何而来？这时，梅特纳突然想到了爱因斯坦的质能公式。她立刻着手计算了铀核分裂前后的质量，从反应前铀核的质量与分裂后两个碎片的质量之和的差值，再利用质能公式，果然找到了这200兆电子伏能量的来由。就这样，他们草拟出了一个铀核的裂变理论提纲，把相应裂变能量做出了计算，以论文发表了出来。

03 质能关系公式的副产品--原子弹，同时把人类对能量的认识推向了一个更高的阶段。

在原子核链式裂变反应发明之后，人们更加意识到了质能公式的重要性，最终制造成功了原子弹。1945年8月6日上午8时15分，美军B-29轰炸机在日本广岛上空投下一颗名为"小男孩"的原子弹。大约在1秒半的时间内，裂变反应把铀核能释放了出来。核能的释放非常暴烈，一股热浪把空气加速，形成比龙卷风快数万倍的气浪，一个白色的火球带动着巨大的蘑菇云，席卷着尘土、碎石腾空而起，爆炸中心的人在极度的高温下瞬间融化，他们的身躯被"拍"在了墙上，后人称广岛为"影子地狱"。造成这种恐怖景象的，就是美军研制成的三颗原子弹之一的"小男孩"。"小男孩"是"枪式"弹，长3米，重约4吨，直径0.7米，TNT当量为1.5万吨，内装60千克高浓铀。广岛市24.5万人中有20万人死伤，城市建筑物在巨大冲击波作用下全部倒塌和燃烧，一枚原子弹毁掉了一座城市。两天后，1945年8月9日上午11时零2分，美军又用B-29轰炸机将第二枚原子弹"胖子"投在长崎市中心。两颗原子弹结束了第二次世界大战，在如此惨烈的事件中，质能公式E=mc2也被证实了。

质能公式不仅在地球上得到印证，在对太阳等恒星的认识中，也显现出了它的作用。首先把质能公式从地球扩展到太空的人是英国女科学家塞希亚·佩恩。即使学过物理的人知道佩恩的也不多。像玛利亚·居里、丽斯·梅特纳一样，佩恩也是一位对物理做出重要贡献、在艰难之路上长时间坚持的女物理学家。

1919年，在佩恩19岁的时候，获得了奖学金来到剑桥大学攻读物理学和化学。就在这一年，佩恩被爱丁顿考察广义相对论引力效应的壮举所吸引，她决定改修天文学。然而，在当时天文学归属为数学的一个分支，只有物理背景的佩恩的申请被校方拒绝。无奈之下，她只得敲开爱丁顿办公室的门，陈述她的希望，爱丁顿收留了她。当时卢瑟福正在天文系任教，他对教室里出现一个女生不知所措。一些男同学趁此嬉笑她，也常粗声啸叫着起哄，企图把她驱赶出教室，佩恩并没有因此放弃这个专业。但在当时的英国，即使完成了全部学业，学业成绩优秀且已经成为英国皇家学会会员的佩恩，也不可能拿到天文学的学位。一次偶然的机会，她与美国天文学家哈罗·沙普利见了面，在沙普利的鼓励之下，1923年，她毅然转学到了哈佛。23岁的佩恩就这样离开了家乡，成为在哈佛天文台学习的第二个学生。1925年，她首次证明了太阳主要由氢元素组成，但在那时，这个结论不被人所接受。沙普利鼓励佩恩以此内容写出一篇博士论文，论文的题目是"恒星的大气与恒星高温反变层组成的观察研究"。当年，佩恩获得了哈佛的博士学位。

为了继续完善这篇论文，佩恩把大量时间集中在太阳的光谱分析上。当时只有分光镜等简单的仪器，这是个单调、乏味而耗时的工作。她独自在天文台做观测和计算，从中有了新的发现。在那时，人们普遍认为，就像地心聚集大量的铁那样，天体也含有大量的铁，太阳的热就来自太阳内部铁的燃烧，但佩恩却发现情况并非如此。经对谱线研究得知，太阳的内部含有大约90%的氢。她的这个想法引起了周围人的议论，也招致著名天文学家亨利·罗素的反对，为此导师拒绝接受这篇论文。在当时，罗素具有绝对的声望，反对罗素，将意味着孤立无援，没有出路。而且如果佩恩是对的，对太阳燃烧的解释就将彻底改变。

在左右为难的困惑与压力之下，她引用了爱因斯坦的质能方程，以此为根据，对太阳发射能量仔细进行了理论计算，其结果更清楚地解释了太阳持续高热发光的原因。然而，这个解释显然不可能被权威接受。为了使论文得以发表，佩恩只得做出妥协，在不得已的情况下，她在论文最后加上一行小字："以上这些（关于氢）结论还不能完全断定是真实的。"正因为专家的反对、同行的不予理睬，佩恩的工作长期被人们所忽视。

直到1938年，汉斯·贝特再次利用爱因斯坦的质能方程解释太阳内部的核聚变反应，人们才最终认识到太阳的能量来源，不只谜团被揭开，佩恩的正确性也得到印证。最终，佩恩的成果在她提出的十多年之后，才被人们接受。

爱因斯坦的质能公式深化了人们对能量的认识，能量不仅表现在物质的运动状态上，也不仅存在在物质的形态和化学结构里，还存在在无形的场中，更隐藏在物质的质量之中，也就是质量与能量等效。质能关系把人类对能量的认识推向了一个更高的阶段。

华盛顿特区的爱因斯坦塑像，他手上拿着的是质能方程的手稿

然而，首先提出质能公式的爱因斯坦，却在得知广岛和长崎原子弹爆炸之后感到自责，他认为，由于自己在质能关系方面的工作，应当对死去的20万日本人负责，他说："早知道这样，我应当去当个钟表匠。"

可以说，质能公式不仅改变了人们对质量、能量的看法，促进了核物理、粒子物理、天体物理、宇宙学领域的发展，更揭示了天体的奥秘，引导了核能的开发，以致原子弹的产生，影响了整个世界。

爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，或许，在这样一位科学巨匠面前，诺贝尔奖已经变得微不足道，又或者说爱因斯坦的相对论远超前于同时代的其他科学家，除了他，没有人能如此接近广义相对论，爱因斯坦的相对论研究几乎划开了一个时代，广义相对论更是给世人呈现出一个全新的时空观。

人与人在质量上的差别是很小的，也就是说，质量基本是个常数，因此人发出的能量、成功就取决于速度、效率。爱因斯坦这个质能公式，可以用到我们的生活中来，即成功等于能力乘以效率的平方。要想成功，必须倍增效率。启示我们，谁能够在短时间内做到别人不能做到的事，谁就能在成功的道路上捷足先登。