一斤重的電能供全世界用多少年呢？

一斤重的電能供全世界用多少年呢？

這個問題看起來有些無厘頭，因為按照常識，電是無法論斤兩來計量的。但更深奧一點的科學往往不能用人們的生活常識來度量，比如質能方程，就是當今最熱火的科學家愛因斯坦一大發現，他這個驚世駭俗的發現，就讓電可以用秤來稱了。

這位網友是想從這個方向來提出這個問題嗎？不知道，但我只能從這個方向來答了。

在人們生活中，甚至在經典物理學中，質量和能量都是兩個完全不同的概念，它們之間沒有當量關係，也就是沒有固定比價的東西。人們在生活中當然知道，2kg木柴比1kg木柴燒開的水會更多，似乎也有一個正比例關係，但1kg木柴和1kg白菜比呢？他們的能量會一樣嗎？過去的物理學和吃瓜羣眾肯定會説，這怎麼會一樣呢？

愛因斯坦狹義相對論得出的結論就是：1kg木柴和1kg白菜藴含的能量是一樣的。愛因斯坦認為質量和能量之間存在着對應的當量關係，任何同等質量的物體能量都是等價的，而同等的能量所包含的質量也是一定的。質量與能量這種等價互換關係，可以用公式表達，這就是著名的質能方程：E=MC^2。

這裏的E表示能量，單位J（焦耳）；M表示質量，單位kg（千克）；C表示光速，取值約300000000m/s（米/秒）。從這個質能方程式我們可以得出，一個物體總能量等於其質量與光速平方的乘積。

這個方程，解開了我們宇宙中物質來源之謎，從而讓我們越來越明白：宇宙大爆炸開始那一刻，宇宙中只有能源，這些能源隨着宇宙温度、密度、壓力下降，才漸漸生成了原子分子，最終形成我們看到的一切物質，包括地球上億萬種生物和我們自己。沒有這種轉換，就沒有今天的世界，也沒有我們人類。

我們都知道，1斤為500g，但怎麼來理解1斤電，也就是500g電呢？現在我們按照科學方法來衡量，根據質能方程來測算。我們把1斤電理解為1斤物質轉化能量，摺合成電能的數量。在地球上1斤東西約等於500g質量，根據質能方程，500g質量所藴含的能量為：

E=0.5x（300000000）^2=4.5x10^16J

也就是説500g質量的物質如果全部轉化為能量，可製造出4.5億億焦耳的能量。電以w（瓦）計量，1w=1J/s（焦/秒），1度電為1kwh（千瓦時），也就是3600000J/s為1度電，500g質量的能量就相當125億度電。

世界上2019年發電總量為27004.7Twh，1Twh=1x10^9 kwh，而500g質量轉化的能量相當電能為1.25x10^10kwh，這樣我們就可以得出，500g質量包含能量相當電能，只夠全世界用12.5天。

質量全部轉化為能量雖然很厲害，但僅僅1斤物質能量相當的電能，要想全世界使用很多年還是太誇張了。想一想，如果真的能夠把物質質量全部實現能量轉化，按2019年世界用電量，也只需要不到30kg的質量，還不夠驚世駭俗？

不過迄今為止，人類質能轉換的能力並不大，煤炭和化學能源質能轉化率很小，只有100~10億分之一；核裂變才能夠達到0.13%，也就是1kg質量只得到1.3g質量的能量。核聚變比這個轉化率高了5倍多，質能轉化率達到0.7%，但目前人類還無法控制，只能夠在氫彈上使用，“轟”的一下就沒了。人類要能夠真正享受核聚變帶來的質能轉換率，還需要達到可控核聚變，也就是慢慢釋放能量的核聚變能，這項研究還有很多困難需要攻克。

理論上可以達到的完美質能轉換，也就是物質100%全部可以轉化為能量的途徑，只有正反物質的湮滅。但對我們人類來説，反物質極其難得，科學家們花費了無法計量能量和人力財力，弄了幾十年，得到的反物質還不夠燒開一杯水。因此，要實現用反物質與正物質湮滅實現質能轉化還完全是個幻想。

即便可控核聚變實現了商業化運營，人類質能轉換能力也只能夠達到0.7%，質能轉化中間還有99.3%的能量轉化空間需要人類繼續前赴後繼去發掘。愛因斯坦已經為我們找到了打開物質能量大門的金鑰匙，但在這個能量寶庫裏，所有的保險櫃都是鎖着的，人類打開了核裂變和核聚變的櫃子，還有千百個櫃子的鑰匙需要尋找，你能找到哪一把呢？

謝謝閲讀，歡迎討論。

時空通訊原創版權，侵權抄襲是不道德的行為，敬請理解合作。