深層解讀E=MC²平方中M的含義，裡面蘊藏着更深層宇宙奧秘！
一個氫原子的質量比組成它的一個質子和一個電子的總質量要小，你沒看錯，確實要小一些。但怎麼會有東西比組成的各部分的總質量還輕呢？
E=MC²可能是所有物理學中最著名的方程，但在1905年的原版中，愛因斯坦寫的實際上是另一種形式，他寫的是M=E/ C²，這是因爲作爲物理學的基石，它的核心在於告訴我們質量是何含義。
你會經常看到這樣的描述：質量是能量的一種形式，或者質量是凍結的能量，又或者質量可以轉化成能量，這些表述都不怎麼正確。
在日常生活中那些看似奇怪的例子開始能幫助我們更好地理解M=E/ C²的含義。舉一個簡單的粒子，即使兩個物體由相同的成分構成，它們通常不會有相同的質量，物體的質量並不是其各部分的質量之和，相反，一個複合物體的總質量取決於以下兩個方面。第一，其各部分的排列方式；第二，這些部分在物體中的運動方式。
兩個具體的例子。設想兩個上好發條完全一致的手錶，其中一個一直在走動而另一個停止不動。愛因斯坦曾經說過，走動着的質量會大一些，爲什麼呢？
走着的表中指針和齒輪都在運動，所以它們有動能，同時卷緊的彈簧還有勢能，並且手錶的運動部件之間由於摩擦產生了一些熱量，使它們的原子運動得更劇烈了一點，這就是熱能，或者在更微小的尺度下等價於無規則運動的動能。
而M=E/ C²的意思就是，表中零件的所有動能，勢能和熱能本身也作爲手錶質量的一部分，只要把這些能量加起來除以光速的平方，得到的就是動能，是勢能和熱能部分對總質量的貢獻，但因爲光速太大，這個額外質量非常小，微乎其微可以忽略不計。愛因斯坦也因此說過，這就是爲什麼大部分人都錯誤地認爲質量是物體中“物質多少”的指標！
只是在日常生活中，我們察覺不到這些微小的差異，但它確實存在，如果你有足夠精確的稱，這是可以測量出來的！
但要說因爲指針在運動使這根指針的質量變大了，這只是過時的說法。多數現代物理學家提到質量都是指靜止狀態下，或者是“靜質量”，所以現在“靜質量”這個詞已經不用了（直接說質量）。
這樣規定的理由很多。其中，所有觀測者一致認爲靜止質量是一種屬性，而我們現在討論的M=E/ C²的M就是靜止質量，你可以把質量當作加速物體難以程度的標誌，或者物體所受重力大小的指標。但不管怎麼看，一個走着的表總是比完全一樣但停着的表質量大。
再舉個例子，在你打開一個手電筒時，它的質量就立即開始減小，爲什麼？
光攜帶着能量，而這些能量是原本儲存在電池裡的，作爲手電筒質量一部分的電化學能，這些能量散發出去就不再能稱到質量了。如此，太陽本質上就是個大型手電筒，因爲它也發光，其質量每秒減小40億千克。
不用擔心這個，地球還是照常運轉，因爲太陽每秒丟失的質量只是太陽總質量的10的21次方分之一。但那算不算太陽將質量轉化爲能量呢？
並不是！日光中的能量是在消耗組成太陽的粒子的動能和勢能前提下產生的，就在那束光發射之前，太陽裡作爲質量一部分的動能和勢能還大一些，太陽每秒損失的這40億千克質量其實只是其組成粒子動能和勢能的減小，我們所稱重的一直都是物體中粒子的能量，只是我們沒注意到而已。
還有一個例子。假設我拿着一隻手電筒在天秤上一個四周爲鏡面的封閉盒子中，如果我打開手電筒，秤的讀數會改變嗎？
並不會。對手電來說，它的質量會減小，但整個盒子的質量將保持不變。雖然稱測得的電化學能變少了，但它同時也測出了沒能離開盒子的等量光能增加。即使光本身沒有質量，如果你能在盒子中把它提取出來，它所攜帶的能量仍然以M=E/ C²的形式構成了盒子的總質量，所以秤的讀數不會變。
但更有趣的在後面。
在剛纔的這些例子中，物體的質量都比組成它的各部分質量之和要大，文章開頭我說的一個氫原子的質量比組成它的一個質子和一個電子的質量小呢？這又是爲什麼呢？
因爲勢能可以爲負。想象一下，質子和電子在它們相距無限遠的時候勢能爲零，因爲它們相互吸引，當它們靠近時，其電勢能就會降低，這跟靠近地表時你的重力勢能會下降是一個道理，因爲地球也會吸引着你，所以氫原子內電子和質子的勢能是負的。
而氫原子內的電子因爲圍繞着質子旋轉而有正的動能，但結果顯示勢能負的很大，動能和勢能之和還是負的，因此M=E/ C²中的M也是負的，所以氫原子的總質量會小於組成它各部分質量之和！
實際上，除了某些特殊情況，週期表上所有原子的總質量都比組成它們的質子，中子和電子的質量要小，分子也是一樣，一個氧分子的質量比組成它的兩個氧原子小，因爲一旦形成化學鍵，這些原子的動能和勢能之和就變成負的了！
那質子和中子本身的質量呢？它們是由一種叫做夸克的物質組成，夸克的質量比質子或中子的質量小2-3千倍，那麼質子的質量又是哪裡來的呢？
基本上是來自於“夸克勢能”。那麼問題又來了，電子和夸克的質量又是來自哪裡呢？至少在粒子物理標準模型中它們不再有更小的下層結構，那怎麼解釋它們的質量呢？
這是個微妙的問題。簡單地說，你可以把它們的質量也當作是對各種勢能的一種反映。比如，伴隨着電子和夸克與希格斯場作用而形成的勢能，又或者與它們自身產生的電場相互作用而形成的勢能，對於夸克則是與膠子的相互作用。
那麼物質與反物質的湮滅該如何解釋呢？這難道不是物質被“轉換”成能量了嗎？
同樣不是，甚至這一過程都可以用一種方法概念化成一種純粹的一種能量到另一種能量（動能，勢能，光能等）的轉變，而根本不需要什麼質能轉換，事實上你不一定非得將質量“轉換”成能量。
也可以這樣說，我們所說的質量根本不是一個東西，它是一種屬性，而屬性是物體各種內線能量的表現形式。如此看來，雖然從物質角度把質量當作“量的多少”的角度是不準確的，但可以把它當作能量多少的度量！所以，你每次稱體重的數值其實是你的總能量，只是你沒有發現而已！