在愛因斯坦的狹義相對論中，描述了質量和能量是等價的，這也就是大名鼎鼎的質能方程，表述為物質的能量（E）等於物質的質量（m）和光速平方（c2）的乘積，即E=mc^2。
通過質能方程可以認為一個有質量的物質同時也擁有巨大的能量，而且能量也可以轉化為質量的。那麼根據質能方程，是否可以認為，一個粉筆頭所具有的能量都可以燒開夠地球人100年喝的開水呢？
單單來看質能方程E=mc^2，1克的物質所對應的能量 =0.001 * (3*10^8)^2 = 9*10^13 J，那麼1度電對應的能量 = 3.6*10^6 J。
所以1克的物質所對應的電量為 (9*10^13)/(3.6*10^6) = 2.5*10^7度電，這樣一看一根粉筆對應的能量好像還是那麼回事，但這其實是誤解了質能方程。
質能方程的由來。
質能方程被譽為世界十大經典公式，主要被用來解釋核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量，只是一個描述性公式。
方程可以有效的解釋核反應中巨額能量和質量虧損的由來，和核裂變或者核聚變為什麼可以產生如此巨大的威力。
在1905年，愛因斯坦深入研究了物體慣性和它自身能量的關係之後，提出了質能方程E=mc^2，而質能方程的推導基礎則需要狹義相對論中的速度疊加原理和質增原理，然後通過數學算法從而推導出了質能方程——物體的能量等於質量乘以光速的平方，即E=mc^2。
質量和能量放在一起被稱為質能，質能方程應該怎麼理解呢？
很多人都認為質能方程是說質量和能量可以相互轉化，但事實上這種說法是錯誤的，質量和能量不是相互轉換的關係。
在愛因斯坦的質能方程中，要闡述的核心思想其實並不是質能轉換，而是質量是能量的另一種變現方式，當然能量也是質量的另一種表現方式，二者是一個整體。
舉個例子來理解一下，物理學中任何運動著中的物體都具有動能，並且動能的大小與物體運動的速度呈正比關係。
而在相對論中，任何具有質量的物體在運動的過程中會有一個慣性質量，物體的運動速度越快，慣性質量也就越大，將物理學與相對論結合一下就會發現一個物體運動越快，動能就越大。
也可以說物體的能量越大，質量也就越大。在這裡我們就可以很好的理解物體的質量和能量是一回事，這不過是對同一個物體的兩種測量方式而已。
質能方程 E=mc^2中，「m」 中的能量來自哪裡？
先來理解一下質能方程E=mc^2中的每個項，其中E是 代表能量，表示所研究的粒子（或一組粒子）包含的總能量；m 肯定是代表質量，表示粒子的總靜止質量。
其中「靜止質量」是指靜止且沒有任何已知力與任何其他粒子發生作用時粒子的質量；c² 是光速的平方，在這個方程中代表的只是一個轉換因子，告訴我們如何將質量（千克）轉換為能量（焦耳）。
而我們可以從核反應中獲取大量能量的直接原因就在於方程E=mc^2，比如將一千克的質量轉換為能量，由於 c² ＝（299,792,458 m / s）²，那麼經過計算我們會獲得相當於 2150 萬噸TNT（烈性炸藥）的能量。
E=mc^2還意味著有一種能量形式，會隨著這個粒子的存在而存在，其他的能量都能夠損失，而這個隨粒子存在而存在的能量不可能損失。
打個比方說，運動中的粒子具有動能，如果快速移動的大型物體與另一個物體發生相撞，無論碰撞是怎麼發生的，碰撞都會為其賦予能量和動量。
而這種形式的能量存在於粒子的靜止質量能之外，是粒子運動固有的一種能量形式，但這是一種可以去除的能量形式，不過粒子的靜止質量而擁有的能量（由 E =mc² 定義的部分）是不會去除的。
總而言之，我們是可以借用手段消除任何系統除靜止質量能量以外的所有形式的能量，例如勢能，化學能等，而粒子們唯一擁有的能量就是靜止質量能量——E=mc^2。
愛因斯坦的質能方程對於微觀物理的研究有著相當大的作用以及十分深遠的意義。
質量和能量。
一、靜止的物體會有其固有的能量
能量的形式有很多種，包括機械能、化學能、電能以及動能，但這是物體運動的固有能量，但即使是靜止的普通物體也具有固有能量，並且這是一個非常巨大的能量，並且這種能量等價於E=mc^2的質量。
二、質量也是可以轉化成純能量
質能方程E=mc^2中，每一千克的質量可以轉化為9×10^16焦耳的能量，這相當於2100萬噸的TNT爆炸所釋放出的能量。
在放射性衰變、核聚變或核裂變，到裂變式原子彈，再到太陽的核聚變，以及物質和反物質的湮滅，都遵循質能方程。
三、能量可以產生質量
如果用足夠高的能量把一個光子和電子碰撞在一起，結果會得到一個光子、一個電子、還有一對新的物質——反物質粒子，也就是說當碰撞的能量足夠高時。
會產生出新的粒子，比如大型強子對撞機等粒子加速器可以通過從純能量中製造出新的粒子。而我們宇宙中的一切物質也是從「奇點」大爆炸中的能量創造出來的嗎？
總結。
質量和能量其實是一回事，本質上是一樣的，可以說是一個物體的兩個面，只不過是同一概念的不同屬性，在質量裡面是有能量的，而在能量裡面也存在著質量，有著明確的數量關係。
而「只要一個粉筆頭，就有能燒開夠地球人100年喝的開水的能量」這種說法並不現實，原因就在於目前還無法做到損失質量來釋放能量。