質能方程數百年來，有一種物理定律從未被質疑過，那就是在宇宙中發生的任何反應，質量都是守恆的。無論開始有什麼，中間是如何進行的，結果又產生了什麼，開始的質量總和最終的質量總和都是相等的。但是根據狹義相對論，質量根本不是最終的守恆量，因為不同的觀察者對於系統的能量有不同的看法。下面，就來看一下愛因斯坦從狹義相對論中推導出的最著名方程——質能方程：
E=mc^2
這個方程由三部分組成，（1）E是能量，位於方程的一邊，表示系統的總能量；（2）m是質量，與能量存在聯繫；（3）c^2是光速的平方，使能量和質量等價的換算因子。
這個等式徹底改變了我們對世界的認識，正如愛因斯坦自己說的：「這個方程遵循狹義相對論，質量和能量都是同一事物的不同表現形式。對於一般人而言，這是一個不太熟悉的概念。」
下面是這個簡單方程的三個最重大意義。
愛因斯坦一、即使是靜止的物體也有其固有的能量。能量的形式有很多種，包括機械能、化學能、電能以及動能。這些都是運動或者反應物體的固有能量，它們可以用於做功，比如推動一個發動機，點亮一個燈泡，或者把穀物磨成麵粉。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。這強烈暗示著，在牛頓的宇宙中，兩個物體之間的萬有引力都應該以能量為基礎，這種能量等價於E=mc^2的質量。
二、質量可以轉化成純能量。質能方程告訴我們，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、核聚變或核裂變過程中，最初參與反應的質量會大於最終的質量，質量守恆定律是無效的，減少的質量被轉化為能量。從衰變的鈾到裂變式原子彈，再到太陽的核聚變，再到物質和反物質的湮滅，都遵循質能方程。
三、能量可以從虛無中產生質量。第三個意義最為深遠。如果把兩個撞球碰撞在一起，結果還是兩個撞球。如果把一個光子和電子碰撞在一起，結果得到的還是光子和電子。但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、一對新的物質-反物質粒子。也就是說，結果會產生兩個新的大質量粒子：一個是像電子、質子、中子一樣的物質粒子，另一個是像正電子、反質子、反中子一樣的反物質粒子。只有當碰撞的能量足夠高時，才會產生這些粒子。諸如大型強子對撞機（LHC）等粒子加速器就是通過從純能量中製造出新的粒子，來尋找那些理論預言中的不穩定高能粒子。事實上，宇宙中的一切物質就是從大爆炸中的能量創造出來的。
質能等效的事實也使愛因斯坦取得了他最偉大的成就：廣義相對論。因此，簡單的質能方程具有十分深遠的意義。