毫无疑问，阿尔伯特·爱因斯坦是有史以来最杰出的物理学家之一。他的质能方程（E = mc^2）被印在无数T恤和海报上，早已家喻户晓，你可以不知道方程怎么来的，但你肯定见过它。
爱因斯坦于1905年在提交给《物理学年鉴》的一篇题为《一个物体的惯量是否取决于它所含的能量？》[1]的论文中提出了这个方程，让物质的质量和能量相关联。
这无疑刷新了我们对世界的认识，但是现在提到这个方程，很多人会联想到原子弹，在广岛和长崎引爆的那两颗也已经让我们见识到原子弹的威力。
但是，质量和能量之间的关系，在爱因斯坦之前就已经有人提出，并推算出一个类似的方程。
这张图片是ps的
汤普森的“质能方程”
早在19世纪，同样是诺贝尔奖获得者的英国物理学奖约瑟夫·约翰·汤姆森（J.J.Thomson）也对质量和能量关系感兴趣。
汤姆森认为电磁力比牛顿的万有引力定律更基本，牛顿认为质量产生引力，但汤普森想解释的是电磁力是如何产生质量的。
1881年，年轻的汤普森证明了移动的电荷会产生磁场，这对它的运动造成了某种阻力，这很可能是电荷的有效质量。
经过一些复杂、繁琐的推导，汤普森得到电子的电磁质量可以用一个方程来表示，就是这个方程：m = (4/3) E/c^2[2]，你没有看错，它的方程和现代经典的质能方程基本一样，而它比爱因斯坦早了20几年。
图为：约瑟夫·约翰·汤姆森
如果说我们现在的质能方程是正确的，那么汤普森的模型肯定是存在问题的，这让后来者亨利·庞加莱（Jules Henri Poincaré）有机会优化方程。
首先，汤普森的方程只适用于运动的、带电荷的物体；另外，汤普森方程是以均匀电荷为前提。
但是，如果一个电子是一个扩展的带电球，某种力或压力一定会阻止电子飞离，这个压力显然有一些能量。
亨利·庞加莱计算了这些应力的能量，发现这个能量相当于电子总质量的四分之一，所以他得到了一个和爱因斯坦一模一样的方程m = E/c^2。
据说，亨利·庞加莱得到这个方程还比爱因斯坦早了几个月，当然，从网上资料来看，有很多说法不一的，但可以肯定的一点是，让能量和质量关联起来的不止爱因斯坦一个人。
质能方程和原子弹的关系
如果就只看这个方程表面，它真的非常简单，一个物体的能量(E)等于它的总质量(m)乘以光速(c)的平方。
但往深处去讲，这样一个汇集人类智慧结晶的方程，让我们了解了关于自然的奥秘：能量和质量不仅在数学上相关，它们更是衡量同一事物的不同方式。
我们可以从这个方程中看到光明的一面，但也可以看到黑暗的一面。
因为在爱因斯坦带来的新世界里，质量成为了衡量一个物体总能量的一种方式，即使它没有被加热、移动或辐射或其他任何处理，质量就是能量的一种超浓缩形式。
而且，这些东西可以从一种形式转换到另一种形式，然后再转换回来。
核电站在核反应堆中利用了这一点，同时原子弹也利用了这一点。
它们的原理都是核裂变，即中子的亚原子粒子向铀原子的原子核发射，从而使铀分裂成更小的原子，并释放能量。
裂变过程释放出能量的同时也释放出更多的中子，这些中子可以继续撞击更多的铀原子，引起一系列链式反应。
如果你对这一过程前后的所有粒子进行非常精确的测量，你会发现后者的总质量比前者略小，而丢失的质量已经转化为能量，这种质量和能量之间的关系可以用质能方程计算。
虽然铀原子流失的质量很小，释放的能量却是巨大的，原因很明显，因为质能方程中光速的平方基数太大了。
根据质能方程，如果把1kg物质全部转换成能量，那将是9 x 10^16焦耳，这相当于40多兆吨TNT[3]。
用更通俗的话，如果把它转变成电能，它将足够让1000万户家庭至少用上三年。所以，你的体重可能够让这些家庭使用几个世纪。
爱因斯坦和原子弹
1945年，物理学家亨利·德沃尔夫·史密斯(Henry DeWolf Smyth)为美国政府准备了一份关于盟军在“曼哈顿计划”(Manhattan project)中制造原子弹的报告，其中就包含智能方程。
图为：曼哈顿计划制造的第一颗原子弹
曼哈顿计划直接受害者自然就是日本了，因为世界上再也没有哪个国家真正被原子弹轰炸过。
但是，除了在这项计划中提到这个方程外（可能当时是为了更具说服力），爱因斯坦和原子弹没有任何关系。
在第二次世界大战期间，爱因斯坦本人曾鼓励美国政府资助原子能研究，但由于他是德国人，缺乏安全许可，所以他对曼哈顿计划的参与受到了限制。
除了让科学家和军方领导人意识到核弹在理论上是可行的之外，爱因斯坦的方程式不太可能在核弹设计上有太大用处，只是这种联系一直存在而已。
最后
有人认为是爱因斯坦打开了潘多拉魔盒，这个真是天大的误解，因为质量和能量的关系同样有人提出，而原子弹的可行性和他也没啥关系。
毫无疑问，爱因斯坦是极具创新和预见性的科学家，现在收集到的科学证据已经进一步证实了爱因斯坦的理论的正确性。
但是，科学上激进的想法很少来自于一个人，E = mc^2也一样，就像牛顿所说的这是“踩在巨人的肩膀上”。
参考资料：
[1] Mass–energy equivalence-wikipedia
[2] Brian Koberlein.The History Of Einstein's Most Famous Equation[N].forbes.2017-9-11
[3] Alok Jha.E=mc^2: Einstein's equation that gave birth to the atom bomb[N] .theguardian.2014-11-6
