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E=mc^2，即著名的质能方程，由爱因斯坦从他的狭义相对论中导出。在这个公式中，E指的是物体所含的能量，m为物体的质量，c为真空中的光速。质能方程把质量和能量联系到一起，表明质量是另一种形式的能量，并且质量可以转化为能量，反之亦然。由于光速极高（宇宙最快的速度），约为每秒30万公里，所以即便是个普通小物体，其静止质量很小，但其中蕴含着巨大的能量。
对此，我们可以做个简单计算。如果1克的物质完全转化为能量，它释放出的能量为：0.001×(3×10^8)J=9×10^13J。每千克的TNT爆炸能够释放出大约4.2×10^6J的能量，所以1克物质蕴含的能量相当于2.1万吨TNT，比投在广岛的原子弹（实际当量1.5万吨TNT）还要大一些。
虽然除了正反物质湮灭之外，物体的质量不可能完全转化为能量，但只要有少量的质量发生转化，就足以释放出巨大的能量。事实上，质能方程就是核能的理论基础。在核聚变（轻原子核结合成较重的原子核）或者核裂变（重原子核分裂成较轻的原子核）的过程中，将会出现一定质量的亏损，从而释放出巨大的能量，这就是为什么核弹爆炸的威力如此强大的原因。
质能方程也可以解释恒星能量如此高的原因。太阳每秒释放出高达3.8×10^26J的能量，这是人类一整年消耗能量的100万倍。太阳如此巨大的能量就是来自于其中心的核聚变，每秒亏损426万吨的氢原子，其释放的能量相当于9.2×10^10吨的TNT爆炸。
总之，正是因为爱因斯坦的质能方程，人们才认识到质量和能量的联系，这两者是不可分割的。此外，质能方程是核能研究的理论基础。
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