E=mc²，这不仅是物理学中的一颗明珠，更是对物体内部蕴藏的能量与其质量间神秘联系的解读。说起爱因斯坦和相对论，它们的影响可谓巨大，而这则公式的贡献更是不可忽视。
尽管声名显赫，但也有人对这个公式抱有疑问：
这个质能方程展示了能量与质量的关系，但为何公式中的系数偏偏是光速的平方呢？我知道光速是个常数，但为何不是立方或其他什么数值呢？
实际上，这样的疑惑虽看似深入，却未必具有实质价值。若我们采用几何单位制，质能方程将简化为E=m，光速c在此处并不显露，因为在这个单位制中，光速c的值为1。这种单位制使得质能方程的意义更为一目了然。
有人或许会反驳，即便单位制转换，光速的缺失只是换了一种形式存在于公式中。对此，我们需从狭义相对论的角度来解释。因为质能方程正是狭义相对论的一个推论，而光速在这个理论中拥有特殊地位。狭义相对论的基石之一就是光速不变原理。
要彻底讲解清楚，我们需要从狭义相对论的推导开始。这在一篇科普文章中显然不太合适。我们需要找到一个共同的认知基础，以此为基础进行推导，这样才能既保持严谨性，又不会过于繁杂。
这个共同认知基础就是狭义相对论的质增效应。简单来说，就是物体运动速度越快，其质量就越大。在此基础上，我们对一个运动物体的动能进行推导。我们注意到，在狭义相对论中，力的定义仍然是动量对时间的求导。但这里的动量与牛顿力学中的动量有所不同，因为质量不再是恒定的，而是会随着速度变化（即质增效应的表现）。
经过一系列的数学推导，我们得到一个新公式：物体动能=mc²-m0c²。其中m0代表物体静止时的质量，m代表运动时的质量。这个结论显示，物体的动能公式已经发生了变化，不再是牛顿力学中的1/2mv²。但在低速情况下，狭义相对论中的动能公式可以回归到牛顿力学的形式。
爱因斯坦还将mc²视为物体运动时的总能量，m0c²称之为静止时的能量。这样，质能方程便得以呈现。
虽然爱因斯坦最初推导质能方程的方法并非如此，但他的这一发现却具有深远的意义。这篇论文《物体的惯性是否取决于它的能量含量？》是爱因斯坦的重要学术成果之一。
对于质能方程中为何出现光速以及为何是光速的平方这一问题，我们可以追溯到狭义相对论的两个基础原理：“光速不变原理”和“狭义相对性原理”。所有对质能方程的疑惑和质疑，其实都是对这两个原理的不够理解。
进一步说，对光速不变原理的疑惑在某种程度上是合理的，因为从日常经验来看，光速似乎是可以叠加的。从麦克斯韦方程到迈克尔逊莫雷实验都证明，光速在任何惯性系下都是一个定值。
我们无需纠结为何是光速的平方，因为E=mc²是狭义相对论的自然推论。这一理论所反映的只是宇宙的一组自然规律。至于这些规律为何如此，则是科学无法回答的问题。这样的追问最终都将归结于宇宙的本质等深奥问题。
本文至此结束。
感谢各位的阅读！