质量与能量等价，一根粉笔的能量烧开水可以让人类喝100年吗？

相对论，不管你懂不懂，但你肯定听说过。从幼儿园的小朋友到年老的长者，几乎没有人不知道相对论。

相对论中有一个著名的方程：质能方程，用公式表达就是E=mc^2。这个公式非常简洁，告诉了我们能量与质量之间的关系，能量与质量其实是等价的，是一种事物的两个属性，两者可以相互转换。

质能方程也告诉我们，任何物体都蕴含着巨额的能量，因为能量等于质量与光速平方的乘积，而光速的数值非常大，这意味着只需要一点点质量，就可以释放出超级能量，于是网络上经常听到这种说法：把一根粉笔的能量全部释放出来，用这些能量烧开水，是不是就能让全人类喝一百年呢？

问题本身先放一放，我们先来看看物质到底是如何转换为能量的。质能公式虽然看起来很简单，但深究起来并非如此，里面蕴藏着很复杂的物理学知识。

质量确实与能量等价，但问题是我们很难一个物质全部转换为能量。按照目前的科学理论来讲，要想把物质完全转换为能量，只有一种方法，那就是让物质与反物质相遇然后发生湮灭，这种方式就可以获得纯能量，比如说让正电子与电子碰撞发生湮灭，就可以得到纯能量，转换效率能达到百分之百。

而粉笔是由原子构成，原子由原子核和电子构成，原子核又是由质子和中子构成，我们很难制造出与之对应的反物质粒子，在宇宙中也很难找到自然存在的反物质粒子。

所以，要制造出“反”粉笔太难了，只存在理论上的可能，实际上是办不到了，起码目前做不到。

退一步讲，即便是我们能制造出“反”粉笔，让其与粉笔相遇发生湮灭完全转换为纯能量，用这些能量烧开水，真的够全人类喝100年吗？

要回答这个问题并不难，只是一道简单的计算题。

一根粉笔，质量大约两克，根据文章开头提到的质能公式很容易计算出来，粉笔蕴含的能量大约为1.8乘以10的14次方焦耳。

如今世界上大约有80亿人，按照每人每天2000毫升的饮水量计算，根据相关公式，可以计算出一个人每天需要大约63万焦耳的能量，那么全世界80亿人口100年就需要大约1.7乘以10的20次方焦耳的能量。

可以看出，这个能量与一根粉笔蕴含的相比，根本不是一个数量级的，两者相差六个数量级。一根粉笔蕴含的能量仅能够让五千人喝一百年的开水。至少需要十万根粉笔才能让全世界的人类喝一百年的开水。

说到这里，还是有必要讲述一下核聚变相关的深处物理学知识。

核聚变的能量的转换其实是很低的，在众多元素当中，氢元素聚变的效率是最高的，但即便如此，在氢元素聚变的过程中，不过效率也只有1%而已。

再看看粉笔，它的主要成分并非氢，而是硫酸钙。抛开技术层面不谈，即便我们能让粉笔进行核聚变，核聚变的效率只会比氢核聚变更低，也就是低于1%，这样的话，粉笔核聚变产生的能量就更低了。

当然，除了核聚变和正反物质湮灭，还有其他方法来释放粉笔的能量，不过仅存在理论上的可能性，比如说把粉笔扔向黑洞。

在很多科幻小说和电影里，都有关于引力弹弓效应的描述，利用大型天体的引力给飞船加速，比如说《流浪地球》里就相应的情节描述。

引力弹弓效应表明，质量很大的天体其实是可以给物体做功的。如果我们能找到一个质量巨大的天体，比如说黑洞，然后把粉笔扔向黑洞，粉笔的超强引力势能就能转化为能量。和就好比我们把一块石头扔向地面，地面上就会产生一个坑，这就是石头的引力势能转换的能量造成的。

而黑洞的引力远比地球更大，也就会产生超强的引力势能，这种能量最终会以高能辐射的形式释放出来，只要我们用某种方式能把释放出来的能量捕获，就可以获取超级能量。

理论上讲，用这种方式释放出来的能量效率同样可以达到百分之百，与正反物质相遇发生湮灭的效率是一样的。所以，理论上讲，如果科学家能够把一百万根粉笔扔向黑洞，同时收集粉笔的超强引力势能，这些能量就能让全世界80亿人口喝一百年的开水！