白癜风专家郑华国 http://m.39.net/pf/a_4305597.html提到爱因斯坦，很多人的第一反应就是E=mc2。
没办法，质能方程看起来“太简单”了：左边的E代表能量，右边的m代表质量，c是光速，都是中学生就能看懂的物理量。而且，这个方程看起来太神奇了，它告诉我们一般物体都蕴含了巨大的能量，原子弹那毁天灭地的力量就是最好的证明。
又简单又神奇，不传播你传播谁？
但是，很多人容易忘记一件事：质能方程是狭义相对论的结论，需要站在狭义相对论的立场上才能精准地把握它。否则就容易望文生义，再类比、推广一下，后果就很可怕了。
比如，有人认为质能方程的意思是“质量可以转化成能量”，或者说“物质可以转化成能量”。延伸一下，物质代表“有”，能量代表“无”，质能方程暗示着“有无相生”，接下来欢迎进入太极物理频道……
也有人认为质能方程是在说“质量是能量的一种形式”。延伸一下，我们的物质本质上都是能量，一切都是能量，一切都是虚无，色即是空，接下来欢迎进入相对论佛学频道……
这种误解以及可怕的延伸，我还可以列很多。要不是因为亲身见识了各种各样的解读，我真难以想象质能方程会有如此丰富的“内涵和外延”。
不过，想想也不奇怪。毕竟谁都可以谈一下质能方程，谈的人多了，想法自然就多了。而且，质量亏损这个名字也很容易把大家往歪路上引。
那么，我们就来好好看一看质能方程，看看E=mc2到底是怎么回事，看看它是如何从狭义相对论推导出来的，以及如何正确地对待质能方程。
01从狭义相对论出发
因为质能方程是狭义相对论的产物，所以，想搞清楚质能方程就得先搞清楚狭义相对论。
什么是狭义相对论呢？
我在《相对论诞生：爱因斯坦是如何创立狭义相对论》里详细描述了狭义相对论的诞生过程，看完文章的朋友肯定都知道：狭义相对论的核心是洛伦兹协变性。
它跟牛顿力学的核心区别是：狭义相对论的物理定律在洛伦兹变换下保持数学形式不变，而牛顿力学的物理定律在伽利略变换下保持数学形式不变。至于尺缩、钟慢、双生子之类的效应，都是狭义相对论的一些简单结论。
质能方程E=mc2也是这样。
也就是说，只要我们认为物理定律应该在洛伦兹变换下保持数学形式不变（狭义相对论精神），我们就能推出质能方程E=mc2，而不需要其它的假设和限制。
因此，只要狭义相对论成立，质能方程就成立，它的适用范围是极广的。有些朋友认为质能方程只在核反应里才有效，这显然不对，因为狭义相对论并不是只在核反应里才有效。
那狭义相对论在哪些地方成立呢？是不是像有些人认为的，狭义相对论只在高速（近光速）情况下成立，在低速情况下就必须使用牛顿力学？
不不不，也不是这样的逻辑。
狭义相对论跟牛顿力学并不是互补的关系。牛顿力学只在低速时适用没错，但狭义相对论不仅在高速时适用，在低速时也同样适用。而且，在低速时它的精度比牛顿力学还要高。
也就是说，狭义相对论不管在低速、高速时都成立，牛顿力学只是狭义相对论在低速情况下一个还算不错的近似。既然狭义相对论的适用范围那么广，质能方程的适用范围自然也很广，而不是只局限在核反应里。
但是，爱因斯坦并不需要知道核反应里质量和能量的关系，他直接从狭义相对论的基本原理出发，就无可辩驳地得到了E=mc2。这是最让人震惊的地方，也是理性的巨大胜利。
接下来，我们就来看一看，看看为什么只要坚持狭义相对论的基本原理，只要坚持物理定律在洛伦兹变换下保持数学形式不变（洛伦兹协变性），我们就能得到质能方程E=mc2。
0动量守恒定律
再来看看E=mc2，公式的左边出现了能量E，看到能量我们就会想起能量守恒定律。既然是定律，那我们就要问了：你可不可以在洛伦兹变换下保持数学形式不变啊？如果可以，那就欢迎进入狭义相对论的世界；如果不行，那就从哪来回哪去，一边玩去。
不过，考虑到能量的种类太多太杂，我们先来看看更简单的动量守恒定律。
在牛顿力学里，动量的定义是mv（质量乘以速度），在不受外力或合外力为0时，两物体碰撞时动量守恒。
比如，两个质量都为m的小球以相等的速度v迎面撞上，碰撞后两个小球黏在了一起。如果以某个小球的运动方向为正（假设为向右），那这个小球的动量就是mv，另一个小球的动量就是-mv，碰撞前动量之和就是mv+(-mv)=0。
根据动量守恒定律，碰撞后小球的总动量也应该为0。而碰撞后它们又黏在了一起，变成了一个质量为m的大球，所以碰撞后的速度就必然为0（不然总动量就不为0了）。
两个质量相等、速度相反的小球迎面相撞，碰撞后两个小球黏在一起并保持静止。这个事情很容易理解，不管是用牛顿力学的动量守恒定律来计算，还是根据常识来判断都没错。
但是，我们
