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•愛因斯坦的質能方程式並不代表質量一定能完全轉換成等價的能量，僅反應在質能轉換的過程必須滿足質能守恆定律。在一般巨觀的系統中，並無法完全將質量轉換成能量。
• 由正反物質共同煙滅成輻射，可以完全將質量轉換成能量，而正負電子煙滅成一對光子便是其中一例。有3 種過程牽涉到正負電子和一對光子的散射，分別為康普頓散射、正負電子成對煙滅反應，以及布萊特－惠勒過程。
• 美國布魯克海汶國家實驗室中的STAR 偵測器團隊，在去年7 月發表的論文中，表示首度在實驗室中發現了布萊特－惠勒過程的證據，證明了從光的碰撞中可以直接產生物質－反物質對，也就是將能量完全轉換成質量。

質能方程式「E=mc²」是一條大家耳熟的方程式，但卻不一定是能詳的物理定律。根據愛因斯坦的相對論，質量與能量是等價的，兩者以上述的質能方程式相關聯，質量因此可以視為物質能量的一種儲存形式，例如位能、動能、熱能、光能等。但是，愛因斯坦的質能方程式，並不意味著「質量一定能完全轉換成等價的能量」，反之亦然。某個反應能否發生，取決於自然界是否有導致該反應的交互作用存在，而質能方程式只是反應過程必須滿足質能守恆定律。

質量與能量可以隨意互換嗎？

科普的書籍文章經常舉例，1 公克的質量相當於約90 兆焦耳，或約21480 公噸TNT 炸藥所能釋放的能量，略多於當初轟炸廣島的「小男孩」原子彈（Little Boy）的能量（約等同16000 公噸TNT 炸藥）。這樣的敘述會讓人誤以為只要能將任何1 公克的物質進行適當處理，我們就可以獲得如此龐大的能量。若真是如此，自然界的能量將會取之不盡、用之不竭。但事實上，「小男孩」是靠64 公斤的鈾235（uranium-235）進行連鎖裂變，才導致約0.75 公克的質量減損，並轉換成對應的能量釋放。同樣的，大家熟知的核能發電，或是目前各國正在積極研發的核融合，都是利用原子核分裂或融合的過程中，以微小的質量虧損，獲取對應等價的能量。而絕大部分自然界的過程，特別是巨觀的系統，則是無法完全將質量轉換成能量的。

然而，在基本粒子的微觀世界裡，確實有一類反應可以完全將質量轉換成能量，那就是正反物質共同煙滅成輻射，特別是電磁輻射產生的光子。由電磁輻射所產生的光子可用於加熱環境系統，而這些光子可對應到一般我們熟悉的能量。以電子和正電子分別為正反物質為例，當兩者煙滅成一對光子，是量子電動力學（quantum electrodynamics）中的一個簡單的散射過程。其中，若正負電子在靜止態煙滅時，每一個光子的能量即來自於電子的質量（正反物質具有相同的質量），約為9.109×10^-31 公斤，或相當於8.187×10^-14 焦耳。

布萊特－惠勒過程

正負電子和一對光子的散射過程有3 種：光子與電子的康普頓散射（Compton scattering），正負電子成對煙滅（pair annihilation）為一對光子，以及光子成對產生（pair creation）正負電子。……【更多內容請閱讀科學月刊第626期】