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질량-에너지 등가
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질량–에너지 등가(質量–Energy等價, 영어: mass-energy equivalence)는 모든 질량은 그에 상당하는 에너지를 가지고 그 역 또한 성립한다(모든 에너지는 그에 상당하는 질량을 가진다)는 개념으로, 1905년 아인슈타인이 발표하였다. 특수상대성이론에서 다음과 같은 같은 질량-에너지 등가 관계식으로 나타난다.
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여기서
를 나타낸다. 즉,
- 에너지 = 질량 × 광속의 제곱
이 공식에서 질량은 특수 상대성 이론에서의 두 가지 정의 모두 적용 가능하다. 질량이 정지질량이라면 에너지는 정지에너지라 불리고, 질량이 상대론적 질량이라면 에너지는 전체에너지이다. 이 공식은 알베르트 아인슈타인에 의해 유도된 것으로 1905년 “물체의 질량은 그 에너지량에 따르는가?” 라는 논문에 발표되었다.
이 공식에서는 c2이 질량의 단위를 에너지의 단위로 변환하는 데 필요한 변환계수이다. 이 공식은 특정 단위계에서만 성립하는 것은 아니다. 국제 공통 단위계에서는 에너지, 질량, 속도의 단위는 각각 줄(J), 킬로그램(kg),초당 미터(m/s)이다. 참고로, 1J은 1kg m2/s2에 해당한다. 국제 공통 단위계에서는 E(J) = m(kg) x(299,792,458 m/s)2이다.
정지 상태에서 1kg의 질량은
의 에너지와 동등하다.