500克电是多少，够全世界用多久，可以称得出来吗？
有位网友邀答：一斤重的电能供全世界用多少年呢？
这个问题看起来有些无厘头，因为按照常识，电是无法论斤两来计量的。但更深奥一点的科学往往不能用人们的生活常识来度量，比如方程，就是当今最热火的科学家爱因斯坦一大发现，他这个惊世骇俗的发现，就让电可以用秤来称了。
这位网友是想从这个方向来提出这个问题吗？不知道，但我只能从这个方向来答了。
在人们生活中，甚至在经典物理学中，质量和能量都是两个完全不同的概念，它们之间没有当量关系，也就是没有固定比价的东西。人们在生活中当然知道，2kg木柴比1kg木柴烧开的水会更多，似乎也有一个正比例关系，但1kg木柴和1kg白菜比呢？他们的能量会一样吗？过去的物理学和吃瓜群众肯定会说，这怎么会一样呢？
爱因斯坦狭义相对论得出的结论就是：1kg木柴和1kg白菜蕴含的能量是一样的。爱因斯坦认为质量和能量之间存在着对应的当量关系，任何同等质量的物体能量都是等价的，而同等的能量所包含的质量也是一定的。质量与能量这种等价互换关系，可以用公式表达，这就是著名的质能方程：E=MC^2。
这里的E表示能量，单位J（焦耳）；M表示质量，单位kg（千克）；C表示光速，取值约300000000m/s（米/秒）。从这个质能方程式我们可以得出，一个物体总能量等于其质量与光速平方的乘积。
这个方程，解开了我们宇宙中物质来源之谜，从而让我们越来越明白：宇宙大爆炸开始那一刻，宇宙中只有能源，这些能源随着宇宙温度、密度、压力下降，才渐渐生成了原子分子，最终形成我们看到的一切物质，包括地球上亿万种生物和我们自己。没有这种转换，就没有今天的世界，也没有我们人类。
我们都知道，1斤为500g，但怎么来理解1斤电，也就是500g电呢？现在我们按照科学方法来衡量，根据质能方程来测算。我们把1斤电理解为1斤物质转化能量，折合成电能的数量。在地球上1斤东西约等于500g质量，根据质能方程，500g质量所蕴含的能量为：
E=0.5x（300000000）^2=4.5x10^16J
也就是说500g质量的物质如果全部转化为能量，可制造出4.5亿亿焦耳的能量。电以w（瓦）计量，1w=1J/s（焦/秒），1度电为1kwh（千瓦时），也就是3600000J/s为1度电，500g质量的能量就相当125亿度电。
世界上2019年发电总量为27004.7Twh，1Twh=1x10^9 kwh，而500g质量转化的能量相当电能为1.25x10^10kwh，这样我们就可以得出，500g质量包含能量相当电能，只够全世界用12.5天。
质量全部转化为能量虽然很厉害，但仅仅1斤物质能量相当的电能，要想全世界使用很多年还是太夸张了。想一想，如果真的能够把物质质量全部实现能量转化，按2019年世界用电量，也只需要不到30kg的质量，还不够惊世骇俗？
不过迄今为止，人类质能转换的能力并不大，煤炭和化学能源质能转化率很小，只有100~10亿分之一；核裂变才能够达到0.13%，也就是1kg质量只得到1.3g质量的能量。核聚变比这个转化率高了5倍多，质能转化率达到0.7%，但目前人类还无法控制，只能够在氢弹上使用，“轰”的一下就没了。人类要能够真正享受核聚变带来的质能转换率，还需要达到可控核聚变，也就是慢慢释放能量的核聚变能，这项研究还有很多困难需要攻克。
理论上可以达到的完美质能转换，也就是物质100%全部可以转化为能量的途径，只有正反物质的湮灭。但对我们人类来说，反物质极其难得，科学家们花费了无法计量能量和人力财力，弄了几十年，得到的反物质还不够烧开一杯水。因此，要实现用反物质与正物质湮灭实现质能转化还完全是个幻想。
即便可控核聚变实现了商业化运营，人类质能转换能力也只能够达到0.7%，质能转化中间还有99.3%的能量转化空间需要人类继续前赴后继去发掘。爱因斯坦已经为我们找到了打开物质能量大门的金钥匙，但在这个能量宝库里，所有的保险柜都是锁着的，人类打开了核裂变和核聚变的柜子，还有千百个柜子的钥匙需要寻找，你能找到哪一把呢？
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北京康思
2018-09-20 广告
