爱因斯坦的质能方程E=mc^2，可以说几乎无人不知无人不晓，公式如此简单，如此美妙，诠释了质量与能量其实是等效的。这里需要进行一个思想实验，爱因斯坦提出的思想实验。由于盒子是完全孤立的，不会与外界发生任何关系，意味着没有任何外力作用于盒子，所以盒子的质量中心不会发生位移的。质量中心发生了位移。这就是爱因斯坦质能方程的通俗推导过程，一个很重要的基本前提就是质量与能量是等效的！
爱因斯坦的质能方程E=mc^2，可以说几乎无人不知无人不晓，公式如此简单，如此美妙，诠释了质量与能量其实是等效的。但更本质的东西其实是能量，质量只是能量的另一种表现形式而已。
但很多人并不知道质能方程是如何推导出来的，能量为何必须与光速息息相关呢？
这里先看看特殊的光子。我们都知道光子是没有静止质量的，但光子携带了能量，说白了光子本质其实就是能量。
光子会与带电粒子发生作用，比如说，当原子外层电子吸收光子之后，电子的能量变大，可能会发生电子跃迁，从基态跃迁到激发态。如果电子吸收的光子多到一定程度，就会脱离原子核束缚，变成自由电子。
由于能量与质量等效，任何物体吸收光子之后，质量就会增加，只不过一般情况下增加的量非常有限，我们很难感受到。
明白了这点，就让我们一起来看一下能量为何会与光速发生关系。这里需要进行一个思想实验，爱因斯坦提出的思想实验。
假设有一个绝对密封的盒子，这个盒子与外界不会发生任何关系，盒子两侧各有一面镜子，镜子会百分之百反射光线。
假设盒子是静止的，一个光子就这样来回在两面镜子之间运动。
如果光子从左面发射，朝右面运动，根据动量守恒，发射光子的瞬间，盒子会向左运动。当右面镜子吸收光子之后，盒子便会停止。
由于盒子是完全孤立的，不会与外界发生任何关系，意味着没有任何外力作用于盒子，所以盒子的质量中心不会发生位移的。
问题就在于：盒子向左移动了。质量中心发生了位移。如何解释这样的悖论呢？
爱因斯坦认为那根本不是悖论，因为光子携带的能量等效于质量，虽然盒子向左运动了，但同时右面的镜子由于吸收了光子能量，相当于质量增减了，于是盒子整体质心仍旧位于保持不变，还在原来的位置。
用更严谨的数学来推导整个过程，如下：
光子动量为P=E/C，E光子能量，C光速。
假设盒子质量是M，往左运动速度V，于是盒子动量P=MV。
再假设盒子向左运动时间为Δ t，距离为Δ X，那么速度V=Δ X/Δ t。
按照光子与盒子的动量守恒，于是M（Δ X/Δ t）=E/C（1）
如果盒子长度是L，光子运动时间就是Δ t=L/C，两个公式合并得到：MΔX=EL/ C^2
再假设光子能量等效的质量为m，盒子位移是x1，光子位移是x2，于是盒子质心就是：
刚才说了，实验前后盒子质心不变，于是就有：
而实验前光子位移为零，所以x2就是0，公式就可简化为：mL= MΔX。
将公式（1）M（Δ X/Δ t）=E/C代入上面公式，就得到：mL=EL/C^2，也就是终极公式E=mc^2。
这就是爱因斯坦质能方程的通俗推导过程，一个很重要的基本前提就是质量与能量是等效的！
