質能等價

這個問題看起來好像很無厘頭，但實際上，也確實是可以回答的。不僅如此，這當中其實還涉及到了很多人對於質能方程E=mc^2的誤區。因此，我們如果要解決這個問題，我們就得先從質能方程說起。

話說在1905年，愛因斯坦發表了四篇劃時代的論文，這當中包括了布朗運動、光電效應、狹義相對論等。

最後一篇的內容是對狹義相對論進行的補充，這部分內容後來也被稱為質能等價，其中就涉及到了如今最出名的物理學公式：E=mc^2。

雖然這個方程非常有名，但對於它的誤解也最多。我們在很多文章和科普當中常常看到這個方程是這麼用的：核彈爆炸後，質量轉化為了能量釋放出來。

那這到底哪錯了呢？實際上，科學家都很喜歡玩“統一”的把戲。愛因斯坦之所以是物理學家當中最傑出的存在，就是因為愛因斯坦實現了兩個“統一”，他先是統一了“空間”和“時間”，認為它們應該被並稱為時空。

其次，在質能等價的論文當中，他統一了“質量”和“能量”，他認為質量和能量其實是一回事，一體兩面的，質量當中有能量，能量當中有質量。

（相信看到這裡，你可能會感到太不可思議了，但是別急著否定，如果好事的話，可以去看看愛因斯坦的論文，或者找本大學物理書來看看，由於這裡的誤區太重，這部分的內容已經被嚴重突出，就是為了闢謠“質量轉化為能量”。）

那這個“一體兩面”該如何理解呢？我們可以拿“錢”來舉例子。假設你有一筆錢，你可以把這筆錢換成全部都是人民幣，你也可以全換成美元，或者是人民幣和美元都有。但無論你如何配比，你的這筆錢的價值是不變的。而這裡的人民幣就好比能量，美元就好比質量，而c^2就是匯率。因此，我們就可以得出E=mc^2。也就是說，能量也是有質量的，質量也是有能量。

知道了這些，我們再來看看一斤重的電能其實也就說得過去了，那它到底能供全世界用多少年呢？

一斤電能用多少年？

首先，我們可以透過E=mc^2來進行計算：

一斤就是500g，也就是0.5kg；c是光速，為了方便計算，我們這裡近似取整3*10^8；電能E=mc^2=0.5*（3*10^8）^2=4.49×10^16J；一度電是3.6*10^6J；因此，簡單做一個除法，我們就可以得到一斤電能對應1.2472*10^10度電，也就是124.72億度電。

根據世界銀行統計，我們可以知道，2018年全球人均用電量是3130.71度。（2019年的最新資料還沒有釋出，畢竟2019年也還沒有過完。）

同樣是根據世界銀行的統計，2018年全球人口是75.94億。

因此，根據全球總用電量=全球人均用電量×全球人口，我們可以得到這個全球總用電量是23.77萬億度。而一小時就需要耗電27.14億度。

在上文中也提到了，一斤電能對應了124.72億度電，做一個簡單的除法，我們就可以得到4.6小時。因此，一斤電能夠全球人口使用4.6小時的。當然，我們還可以計算得到：全世界人口一年的耗電量所對應電能的質量是1780.7斤。總結

最後，我們來總結一下，愛因斯坦的質能方程想要表達的其實不是轉化關係，而是等價關係，因此，這個理論也被稱為質能等價。透過質能等價E=mc^2，我們可以計算得到一斤電能所對應的能量是124.72億度電，根據世界銀行的資料，我們可以得到，全球總用電量是23.77萬億度，因此，一斤電能可以全世界使用4.6小時。而全世界的總用電量對應的質量是1780.7斤。

這個問題乍一看上去似乎不對頭，電的單位是度，也就是千瓦時，從來沒有用斤來表示電量的。看了鍾銘先生的分析，茅塞頓開，很有道理，我從電子微觀角度再試著驗算一下，不對的地方還請批評指正。

當我們給一根導線通上電之後，導線就會產生電勢差，形成電場力，推動導線原子中的電子發生躍遷，脫離原子核束縛，形成在導線內的定向流動，電流就產生了。電流不像氣體、水流那樣裡面的物質可以從頭流到尾，而更類似接力跑一樣，呈現電子“傳遞”現象。

由於每個電子都具有質量，那麼，我們在計算題主這個問題時，不妨第一步從有多少個電子參與了這個傳遞做起。單個電子的質量為9.1*10^（-28）g，那麼1斤電，對應的就是500除以單個電子質量，計算結果為5.49*10^29個電子參與。

第二步，計算單個電子在加壓後的能量。物理學中有個概念電子伏特，用以表述單個電子在透過1伏特電壓後所具有的能量，這個值為5110eV。電流所具有的能量，是透過電勢差的變化定向流動產生的，在電流透過電器後，才把本身的能量釋放出來形成電能。現在國際上應用電壓的標準主要為220、110和100三種，我們取中間的110作為參照，計算單個電子加壓後所攜帶的能量為5110*110=562100eV。

第三步，計算1斤電所具有的能量。這個就簡單了，把1斤電的電子總數與單個電子能量相乘即可，結果為3.1*10^35eV。電子伏特再換算成焦耳，可以得出1斤電的總能量為3.1*10^35*1.6*10（-19）=4.96*10^16焦耳。

第四步，計算1斤電的電量與全球用電量的關係。1度電的能量值為3.6*10^6焦耳，也就是說1斤電可以等同於1.38*10^10度電。

最後一步，計算能供全球用多長時間。以2018年全球用電量24萬億度計，每小時用電27億度，那麼1斤電可以供全球使用138/27，約5個小時。

科學的精神應該是嚴謹的，我不止一次的強調，要腦洞就別貼科學的標籤，對於這種胡攪蠻纏的問題，本貓不同意千方百計來找補討好讀者，而是得直接指出其錯誤所在！

單位能亂用，科學還有個卵用！

題主的問題不在於旺盛的求知慾，而在於連“科學的單位”使用都不予與尊重。

一斤電能是多少？56米的光有多少溫度？360秒時間有多重？流過5安培的電線發光強度溫度有多少坎德拉？這特喵的是參加奇葩大會選拔嗎？

“科學的單位”到底是什麼意思呢？

單位的誕生遠遠比科學的誕生要早，在人類的歷史上，單位被賦予的大多是強權與政治的內涵。舉個簡單的例子：某國王強制用自己身體的一部分定義長度單位，甚至我們一直歌頌的秦王朝統一度量衡，也是政治性強於科學性。

所以在前科學時代，單位的意義更多是某一時、某一地的政治象徵。

作為現在科學，和物理學研究的基礎的基礎，國際單位制應運而生。

國際單位制追求的就是“for all times, for all peoples”！

現代科學家達成共識，徹底拋棄前科學時代把單位作為政治符號的做法，用科學的方式定義一整套單位制，人類目前定義單位制度的水平，是人類科技水平，以及人類對於宇宙規律最深刻理解的大成。

胡亂的使用物理單位，是一種非常無聊的把戲，把無聊當有趣，硬給一個解釋，不是一個科學人該有的態度。

七個基本物理量

日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都逃不過這些概念。

比如長度、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。

物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位一一對應，為了更好的計量和測算，需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。一百多年前直到今天，各國科學工作者在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。

這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。

其它物理量都可以透過這七個基本物理量計算得到。

物理學乃至當代科學就是建立在嚴謹的定義之中，沒有精確的單位定義，就沒有科學存在的必要。

能量的單位依賴什麼

能量的單位與功的單位相同，在國際單位制中是焦耳（J）。

能量以多種不同的形式存在；按照物質的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以透過物理效應或化學反應而相互轉化 。

焦耳=kgm^2/s^2。

我們這裡就可以清晰的看到，能量的定義與質量、長度、時間都有關。單一的質量，根本無法描述出能量的本質。以一個錯誤的出發點，做再多的解釋，也是南轅北轍的。

科學家們透過定義真空中光速從而定義了“米”；透過定義普朗克常數從而定義了“千克”；透過銫－133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷的輻射週期的9192631770倍的持續時間定義了“秒”。

從這個角度來看，這三個基本物理量主單位的定義，代表著人類對目前已經認識到的自然界基本規律的總結。

只有從這個概念出發，能量的定義和描述，才是真實的，是科學的。

結語

這可能是我最無法有趣回答的問題了。

我只是單純的為這個問題感到尷尬，進而不吐不快。

感謝閱讀。