质量守恒和能量守恒，是精典热学就早已解决的问题。但在精典热学中质能方程的公式，质量和能量是两个完全不同互不相通的概念，它们之间没有确定的当量关系，觉得一定质量的物体可以具有不同能量，这些能量以动量、冲量、动能、势能来表示。
爱因斯坦的贡献就是把质量和能量这两个东西揉合在一起了，划了一个等号，即质量和能量是等价的，并且可以互换的，其简化下来的公式为：E=MC^2，这就是伟大的质能多项式。
这个公式里的E表示能量，M表示质量，C表示光速。这一步看上去简单，但却是一个重大突破，如同一层阳台纸，捅破了就可以看见外边的情境；又像一个魔术，解密前很神秘，解密后令人豁然大悟，原先就如此简单。
精典热学的缺陷让化学学发展出现乌云
19世纪末20世纪初，数学学出现了前所未有的危机，人们形容为数学学的两朵乌云。这两朵乌云为电磁热学和宋体幅射，采用精典热学理论形成了不可调和的矛盾。在精典热学框架下未能解决这种危机，早已引起化学学停滞不前。
这导致了爱因斯坦等许多科学家们的思索，在爱因斯坦后来成立的狭义相对论中，觉得问题的关键是，精典热学是构建在绝对时空观基础上，将物质运动的时间和空间割裂开来考虑，解释世界采用的是伽利略变换，简单地说就是1+1=2的理论。
伽利略变换可以解释宏观世界低速系统中的许多现象，由于这种解释十分接近真相，在低速参考系有这么一点点差别完全可以忽视不计；但这些理论在接近光速的高速参考系里，或则深入到原子电子量子热学层面，都会出现许多问题，差别就越来越大。
这是由于时空是不可割裂的，相对不同时空，观察物质运动的时间性是不一样的。爱因斯坦在狭义相对论里用一个简单反例：一个搭乘在列车上的人随手放下（不是丢下）一个铁块，他看见的铁块（忽视空气阻力影响）是垂直掉落在坝体上，而站在站台上的人会听到铁块追随列车前进，呈抛物线掉到路堤上。
这说明在不同运动的参考系，观察同一事物，会得出两种不同推论，但是运动的时间和走过的路程也是不一样的，这就解释了时间在不同参考系的不同时性质。由此，在不断动态变化着的宇宙，洛伦兹变换才是解释事物发展过程更确切的理论。
洛伦兹变换是狭义相对论重要理论根据
洛伦兹变换推论过程如右图：
简单的说，洛伦兹变换就是1+1≠2，而是必须加上一个洛伦兹因子，叙述为γ=1/√[1-（u/c）^2]，这个因子加上了，就限制了速率，光速就成为了极限速率，不能叠加了。洛伦兹变换与伽利略变换的不同之处在于，低速系统三者都适用，但洛伦兹变换更精确，高速系统（尤其是接近光速）时，只有洛伦兹变换适用。
这样就解决了一个大问题，爱因斯坦狭义相对论问世后，许多用精典热学解释不通或则错误很大的现象都得到了纠正，由此更精准地描述了世界运动，让数学学发展得到了解放，自此步入一个新的阶段。因而爱因斯坦相对论被觉得是现代数学学的基础。
爱因斯坦发觉了或则说假设了光速极限和光速不变，这正是爱因斯坦狭义相对论以及后来成立的广义相对论的立论基础，也是爱因斯坦伟大贡献之一。而相对论本身就是阐述物质运动的，运动离不开速率，而最快速度是光速，因而但凡描述运动的公式，其实就离不开光速了。
所谓光速极限，就是光速是我们世界最高速率，没有任何物质运动才能超过这个速率；光速不变就是光速在任何参考系都是不变的，也不能叠加，叠加速率也不能超过光速。这个是爱因斯坦通过观察思索，并总结前人观测实验数据得到的一个假定。
这个假定经过一百多年无数科学家验证，所有的观测和实验数据没有一例才能反证，因而成为现代数学学的一个铁律。
为何光速极限和光速不变是我们世界的铁律呢？我们也可以如此理解：人类看见的世界都是借助光，没有光就哪些也看不到。假如爱因斯坦的假定不创立，我们看见的世界就没有确定性。由于假如存在超光速的事物，或则光速是会变的，我们就没法见到真实的东西，所有的星空也都不确定了。
光速是现代数学学的一个基本常数
经过300多年科学家们的前赴后继，采用各类方式经过无数次的试验估算，最终通过波长与频度的现代方式，再通过世界测度衡会议更改了米的定义，得到确切真空光速为c=/s，而1米就是光速在一秒钟行进距离的分之一。
请注意，这个光速是真空光速，光在不同介质建行进速率是不一样的，在空气中略大于真空光速，但差别极微，因而通常也忽视不计；而在玻璃、冰、不同液体建行进速率相差就比较大了。为了简便估算，通常将真空或空气中光速采用30万千米/s。
真空光速是现代数学学中一个常量，在许多公式中都有运用。
这么质能多项式中为何也要用到光速呢？
这是由于物质动能量是与速率成反比的，速率越大动量越高质能方程的公式，这一点在精典热学也是一样的，所谓动量、冲量、动能、势能就是这个道理。但精典热学构建在绝对时空观上，没有光速概念，那时觉得光速是无限的，因而动量、冲量、动能、势能就没有一个天花板，也就是顶。
这样，按照精典热学推测，没有光速限制，就永远也难以确定一个质量最大动量、冲量、动能、势能有多大，质量就难以与能量对接，更难以等价互换，就永远难以得出质能多项式，
爱因斯坦正是发觉了光速这个天花板，但是光速极限，就锁定了所有物质运动速率的天花板，这个天花板就是/s。有了这个天花板，就为质量与能量等价交换创造了条件，这就是物质运动抵达最快时的动能，也就是物质的最大能量。
由此，一个伟大的公式诞生了，这就是E=MC^2。
这个发觉阐明了物质质量蕴涵的巨大能量，也给宇宙产生演变过程以及人类能源借助提供了理论根据。按照这个公式，1公斤物质的能量全部释放，就约等于9*10^16J（焦耳），相当250亿度电能。
但将物质所有质量转化为能量是十分特别难的，目前人类距离这个能力还相差很远，只有自然界的力量才有这些可能，目前觉得只有反物质湮没才才能达到。
而现今人类把握的最大能量释放是核聚变，其质能转换率只有约0.7%，也就是1公斤质量（氢）通过核聚变，质量巨亏只有约7g（克），这7g质量可以转化出6.3*10^14J的能量，相当1.75亿度电能，约合15万吨TNT雷管爆燃威力。
虽然是核聚变这些低水平的质能转化，目前人类还只能以不可控形式实现，也就是核弹爆燃能量顿时释放。而可控核聚变，是让能量平缓释放，能够惠及人类社会，这个技术实现难度很大，至今还在实验攻关中，进展平缓。
在质能等式里，任何物质质量都是等价的。
也就是说，依照质能多项式，1kg棉花和1kg黄金或则1kg雷管的质能都是一样的。
问题是要将质量转化为能量，不是通常常识觉得只要“烧”就能烧下来，而是须要巨大的压力和极高湿度，如在太阳核心，将世界最简单最轻的物质~氢转化为氦，就须要3000亿个大气压和1500万度的低温，越重的原子核发生聚变反应的气温和压力要求越高。
而核聚变得到的能量还只是原子核中巨亏的很小一部份，不到1%。要从质量中榨出更多的能量，不仅反物质可以达到100%，这其中还有99%的空白，在未来人类科学发展中，须要去弥补。努力吧，有谁就能让质量里的能量才能转化2%，他就是现代人类中高手级的人物了，哪些诺贝尔奖完全不在话下。
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