能量與動量

靜能(E₀ = mc²)

靜能是一個物體僅僅因為擁有質量而具備的能量,即使它完全靜止不動也是如此。愛因斯坦的關係式 E0 = m c^2 表明,質量與能量是同一枚硬幣的兩面:極小的質量對應著極其巨大的能量,因為光速的平方 c^2 是一個龐大的數字。一克物質所蘊含的能量,大約相當於燃燒數千噸煤。

這正是核過程中被部分釋放出來的能量。當一個重原子核裂開,或輕原子核聚合時,產物加起來比原料略輕一點,而這缺失的質量便依照 E0 = m c^2 以能量的形式重新出現。太陽之所以發光、反應爐之所以運轉,靠的正是以這種方式把一小部分質量轉化為光和熱。

靜能還是粒子產生與湮滅的根基。一個電子和它的反粒子可以徹底消失,它們合在一起的靜能轉化為兩個光子;反過來,高能的光也可以物質化為一對正反粒子。在對撞機裡,純粹的動能常常被轉化為嶄新的有質量粒子——質量真真切切地由運動造出來。

E₀ = m c² (1 g → 9 × 10¹³ J ≈ 21 kilotonnes TNT)

區區一克質量,封存著驚人數量的能量。

燃燒或化學反應等日常過程也釋放能量,但其質量變化小到無法察覺;只有核過程與粒子過程才會轉化掉相當一部分靜能。

又稱
E₀ = mc²静止能量rest-mass energy