Trong
vật lý học,
sự tương đương khối lượng–năng lượng là
khái niệm nói về
khối lượng của vật thể được đo bằng lượng
năng lượng của nó.
Năng lượng nội tại toàn phần E của vật thể ở trạng thái nghỉ bằng tích
khối lượng nghỉ của nó m với một
hệ số bảo toàn phù hợp để biến đổi
khối lượng đơn vị thành năng lượng đơn vị. Nếu vật thể không đứng im tương đối với quan sát viên thì lúc đó ta phải tính đến hiệu ứng
tương đối tính ở đó m được tính theo khối lượng tương đối tính và E trở thành
năng lượng tương đối tính của vật thể.
Albert Einstein đề xuất
công thức tương đương khối lượng-năng lượng vào năm
1905 trong những
bài báo của Năm Kỳ diệu với tiêu đề Quán tính của một vật có phụ thuộc vào năng lượng trong nó? ("Does the inertia of a body depend upon its energy-content?")
[1] Sự tương đương được miêu tả bởi
phương trình nổi tiếng E = Năng lượng
m = Khối lượng
c = Tốc độ ánh sáng trong chân không.
Phương trình cho thấy E luôn thể hiện được bằng M cho dù C.Với E là năng lượng, m là khối lượng, và c là
tốc độ ánh sáng trong chân không. Ở hai vế của công thức có
thứ nguyên bằng nhau và không phụ thuộc vào bất kỳ
đơn vị của hệ thống đo lường. Ví dụ, trong nhiều hệ
đơn vị tự nhiên, tốc độ của ánh sáng (vô hướng) được đặt bằng 1 ('khoảng cách'/'thời gian'), và công thức trở thành đồng nhất thức E = m'('khoảng cách'^2/'thời gian'^2)'; và từ đây có thuật ngữ "sự tương đương khối lượng-năng lượng".
[2]Phương trình E = mc2 cho thấy năng lượng luôn luôn thể hiện được bằng
khối lượng cho dù
năng lượng đó ở dưới dạng nào đi chăng nữa.
[3] sự tương đương khối lượng–năng lượng cũng cho thấy cần phải phát biểu lại
định luật bảo toàn khối lượng, hay hoàn chỉnh hơn đó là định luật bảo toàn năng lượng, nó là
định luật thứ nhất của nhiệt động lực học. Các
lý thuyết hiện nay cho thấy khối lượng hay năng lượng không bị phá hủy, chúng chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác.