Еквивалентност на маса и енергия
Равенство на маса и енергия във физиката означава, че всичко имащо маса, има еквивалентно количество енергия и обратно, като тези фундаментални количества имат пряка зависимост едно от друго, чрез формулата на Айнщайн:

Уравнението, и по-конкретно в специалната теория на относителността, отразява становището за равнопоставеност на енергия и маса.

В тази формула  е квадратът на скоростта на светлината във вакуум,  е енергията, измерена в джаули, а  е масата, измерена в килограми. Стойността на  е 299 792 458 m/s.

Макар много популярна, формулата често е интерпретирана неправилно или неразбрана. Трябва да се отбележи, че  е енергията на покой, а  е масата в покой. Еквивалентността на маса и енергия означава, че всяко тяло, което има маса, има и съответна енергия, отговаряща на тази маса. Изведена е от Алберт Айнщайн през 1905 г. – неговата „чудодейна“ година (Annus Mirabilis) и макар той да не е първият, който предлага уравнение за еквивалентност между енергия и маса, той е първият, който предлага тази връзка като всеобщ принцип.

Съпоставка с класическата физика 
В класическата физика, основана на законите на Нютон, масата не преминава в енергия и енергията на едно тяло може да се разглежда като сума на неговата кинетична и потенциална енергия. Първата е свързана с движението на тялото, а втората – с позицията на тялото в силово поле (най-често гравитационното поле). Ако предположим, че тялото е извън обсега на гравитационното поле и е в покой, то тогава неговата енергия би била нула. В класическата механика енергията на покой е невъзможно и ненужно да бъде отчетена, докато в релативистката механика енергията на движение се прибавя към енергията на покой. Дори един фотон във вакуум има релативистка маса . Независимо че фотонът никога не е в покой, той има маса в покой, равна на нула, но има различни енергии и релативистка маса, различни от нула. За един наблюдател, който се опитва да настигне фотона, енергията на фотона доближава нула, когато скоростта на наблюдателя доближава скоростта на светлината.

Математическа основа 

В специалната теория на относителността връзката между енергия и импулс се дава с формулата:

Това уравнение е за масата в покой със съответстващите ѝ импулс и енергия. С други думи, ако в уравнението  е енергията на покой на дадено тяло, тя се променя в зависимост от вътрешната енергия, топлинната енергия, звуковата енергия и химичната енергия на свързване, но не се променя с движението на тялото.

Ако в уравнението  е използвана релативистката маса, то тогава  представлява цялата енергия на тялото.

Според Айнщайн, цялата енергия на движещо се тяло е:

където  е скоростта на тялото, а импулсът:

За малки скорости изразът се развива в ред на Тейлор така:

Взимайки предвид само първите два члена, получаваме:

Както може да се очаква, разлагането съдържа кинетичната енергия от класическата механика, но също така и константа, която не е нула, когато тялото е в покой.

Първите потвърждения за верността на формулата

Ядрен разпад 
Ърнест Ръдърфорд е първият, който осъзнава, че ядрото на един атом може да се разцепи на по-малки части. Така например урановото ядро се разделя на ядрата на барий и криптон, при което се отделят няколко неутрона и огромно количество енергия. Лиза Майтнер е първата, която изчислява и обяснява „загубата“ на маса при този процес, използвайки уравнението на Айнщайн.

Анихилация 
Позитронът е първата експериментално доказана античастица (на електрона). Теоретично превръщането на масата в покой изцяло в енергия (във формата на светлина и топлина) е възможно при процеса на анихилация, или когато материя и антиматерия влязат в контакт.

Черни дупки 
Стивън Хокинг показва в своите изследвания, че черните дупки имат топлинно излъчване. Теоретически е възможно да се хвърли маса в една малка черна дупка и да се използва излъчването за захранване на електрическа централа, но това са само хипотези.

Числени примери 
1 kg маса в покой съдържа:
E = (1 kg) × (299 792 458 m/s)2 = 89 875 517 873 681 764 J (≈9 × 1016 J) или приблизително 25 милиарда kWh.

Вижте също 
 Маса
 Релативистка маса
 Енергия
 Скорост на светлината
 Теория на относителността

Външни препратки 
 Статията на Айнщайн от 1905 г.
 Има ли светлината маса? 
 Масата на фотона 
 Промяна на масата със скоростта
 
 „Великата идея на Айнщайн“, филм на KPBS

Източници 
 
 

Специална теория на относителността