一根筷子所含的能量，可以讓一座湖泊沸騰？認識愛因斯坦質能方程

在我們看來，物體的能量與質量並沒有多大關係，比如高速飛行的子彈動能很大，但質量卻很小，比如固定不動的樓房，質量很大，動能卻為零，傳統物理學也是這麼認為的，能量與質量既不成正比，也不成反比，沒有任何對應關係。

但是在1905年11月21日，愛因斯坦在《Annus Mirabilis》論文中首次提出質量和能量的關係，隨後便創建了質能方程E=mc²，E代表能量值，單位是焦耳（J），m代表物體質量，單位是千克（Kg），c則是不變常量光速299792458米/秒。

愛因斯坦的質能方程闡明瞭物質和能量的正比關係，一個有質量的物體就會存在能量，除非這個物體質量為0，顯然這是不可能的，因此世間一切物體都藴含巨大能量，樹木、水、土壤、岩石、人體等等，都存在能量，即便是粑粑同樣有能量。

如果我們只用質能方程簡單計算，不考慮到其他因素，即便是非常輕的物體，所含能量也是大得離譜的，比如一根吃飯用的筷子，質量為5克，根據E=mc²公式，把m和c都代進去，E=0.005*299792458²，最後E=449377589368408焦耳。

看到這樣的數字，大家可能覺得很枯燥無味，449377589368408焦耳到底有多大能量，能否讓一座湖泊裏的水變得沸騰？能否將一枚衞星送上藍天？因為我們平時對那些看不見的能量大小根本就沒有辨別標準，那麼現在就來認識一下。

在物理學中，一公斤水温度要升高1℃，就需要吸收1大卡的熱量，1大卡=4184焦，假設常温下水温為10℃，水若要燒開達到100℃，需要增加90℃，90大卡=376560焦，因此，一公斤水燒開共需要376560焦熱量。

我們再來簡單計算一下，根據質能方程算出，一根筷子藴含有449377589368408焦能量，而一公斤10℃的水燒開需要376560焦熱量，因此理論上，一根筷子可以將1193375噸水燒開，換句話説，一根筷子所含能量可以讓一座湖泊內的水沸騰。

還有人説，一個2克重粉筆頭所藴含能量，足夠讓全球人類喝上一個世紀的開水。但實際情況是，即便一根筷子燃燒再怎麼充分，頂多就是讓一公斤水的温度增加個幾度，連燒開都無法做到，如何才能將物體質量全部轉化為能量呢？

不可否認，任何物體內部都藴含驚人的能量，走進神奇的微觀世界，你就會發現隱藏在微粒中的巨大能量，世界上的一切物質都由原子構成，原子又由原子核和核外電子構成，核外電子圍繞原子核旋轉，就像行星圍繞太陽一樣，原子核又由質子和中子構成。

原子中藴含的能量足夠巨大，在21世紀，人類僅僅只掌握了原子中的核裂變和核聚變能量，就已經制造出殺傷力極強的核武器，輕鬆毀滅一座城市，未來誰能釋放原子中的全部能量，那麼一定能製造出毀天滅地的超級武器，想想都十分可怕。

説了這麼多，無非就是為了證明原子內部的確含有驚人的能量，怎樣才能將原子內部的全部能量都釋放出來呢？就像質能方程中一樣，一根筷子釋放出的全部能量理論上可以讓一個小型湖泊的水沸騰，那麼反物質能可以做到呢？

反物質理論認為，宇宙中的一切粒子都有與之對應的反粒子，即反物質，這就跟正電子和負電子一樣，相遇後就會湮滅，當粒子與反粒子相遇時，發生爆炸，釋放出比核裂變和核聚變還要大數倍的能量，最後一同湮滅。

反物質概念雖然早在1928年提出，離現在已經快過去一個世紀了，但是反物質研究依然沒有獲得重大進展，科學家僅製造出與氫原子配對的反氫原子，並且最長反氫原子也只能存在0.17秒，最後自然與空氣中的氫原子碰撞湮滅，1秒鐘都不到。

氫原子與反氫原子相遇，確實能釋放出驚人能量，有研究報告指出，1克反氫原子與氫原子相遇湮滅後，釋放出180000000000000焦耳能量，經計算，能將478011噸水燒開，如果有5克反氫原子，的確可以讓一座小型水庫的水沸騰起來。

但是目前人類僅僅只能製造出一種反物質-反氫原子，也許是受科技水平限制，也許宇宙只存在反氫原子，而一根筷子又由多種原子構成，碳，氫，氧，氮，鈣，鉀，鎂，鈉，錳，鐵，磷，硫等，要製造出筷子中的全部反物質，現在顯然無法做到，我們只有把希望寄託未來。

總之，用一根筷子的能量來讓一座湖泊沸騰，理論上可行，但現實不行，只有當人類製造出所有種類的反原子後，才有可能做到，大家對此怎麼看？有趣的科學探索內容請關注唯一微信公眾號：有趣探索