能量概念的定义
任何读得懂爱因斯坦相当简单的计算的人都会同意他的结论，即一个发射电磁辐射的物体总要失去一些质量，也就是说，失去一些小得难以想象的质量。这个量取决于辐射带走的能量E。为什么特别小呢？因为光的能量本身小得可以忽略不计。E是分数的分子，而分数的分母c2却大得难以想象。它毕竟是光速的平方，也就是说是“299 792千米每秒”的平方。用两道光束的极其微小的能量除以一个极其庞大的数字，其结果肯定是极小的。
我们是在用质量乘以速度的平方（mc2），这一事实会让一个非科学家感到吃惊，但并不会让一个物理学家吃惊，因为从伽利略、开普勒和牛顿以来，物理学家已经习惯于这样的思维方式：自然法则可用代数式表示，式中通常会出现直接观察到的数量的幂，最经常出现的是平方和立方。事实上，对于任何学过物理学课程的人来说，一个质量为M速度为v的运动物体的动能的公式K.E.=Mv2/2并不陌生，也不值得大惊小怪。
现在，回到量E/c2。爱因斯坦刚确定这个量与目前的形势有关。根据上面的讨论，这个量令人惊讶之处不是代数式本身。公式表现的无非是能量除以速度的平方，得出的结果必然是质量的单位。令人惊讶的是它的含义。首先，这个m代表的是发射能量的物体损失的质量，无论它最初的M是多少。其次，m的大小和E之间的关系取决于某个特殊的普适自然常数，即光速。这才是让人讶异的新发现，该公式的代数结构，即能量除以速度的平方，本身没有新意。总之，有新意的是这个公式暗示的含义：能量具有质量。这才是让人措手不及的地方。不是那个简单的代数式。这个代数式任何人都清楚，正像物理学家300年来早已经认识到的那样，能量的单位永远是质量乘以速度的平方。
那么，这个公式告诉了我们什么？好吧，现在试着重构爱因斯坦本人在这个问题上的思考过程，从他发表于1905年秋天的第一篇关于这个著名公式的文章开始。在这篇文章中，他仅仅描述了冰山的一角。我们将结束于他发表于1907年的补充文章。在那篇文章里，他才最终把冰山展露无遗。
能量和质量
在爱因斯坦1905年秋两页纸的文章中，他指出，任何物体以光的形式散发能量都要因此而失去小得难以想象的一点质量。这一结论让物理学家们有些措手不及，但是普通老百姓对此却毫不在意，因为一个物体的质量的微小变化，无论是不是反直觉的，对于社会来说没有任何潜在的用途。暂时回到前面提到的比萨镇和镇上的塔那个漫画类比。当E=mc2出现在第一篇文章中时，就像在1173年一座造型典雅的石塔出现在比萨镇中心一样，这是一座和其他塔一样的直立的塔。在那些年月，意大利城里的一座高塔会给该城带来一些威望，但也只是一点点而已。塔虽然是令人印象深刻的结构，但也是屡见不鲜。同样，1905年秋天的那篇两页纸的文章也没有得到太多关注。
一会儿再回到比萨镇和镇上的塔。先来思考一下，一个发光物丢失的那一丁点质量究竟到哪里去了？它是噗地一声不留痕迹地消失了，还是被离开的光束带走了？我们可能倾向于在光束中寻找失去的质量，因此，会得出结论，认为离去的光有重量。这意味着如果把这束光捕捉到一个内壁装了镜子的盒子里，让光束在盒子里来回反射，然后把盒子放在秤上。这时得到的读数应该比里面没有光的同样的盒子要稍微高一点。但是，这一结论所基于的思想是，如果有一点质量看似消失了，那它一定是去了什么地方。换句话说，离去的光束一定带走了一些质量这个结论是从物质不灭的信念得出的。或者换另一种说法，在一切物理过程中，存在着质量守恒的定律，正像存在着能量守恒的定律一样。（注意，我们用了“正像”这个词语，它表明质量和能量的表现类似。这一类比在后面的讨论中至关重要。）如果有这样一条质量法则，那么，离去的光束显然带走了物体失去的质量。否则，那些质量去了哪里？赃物难道不是被窃贼带走了吗？但是这一点令人困惑，因为头脑里有关光根深蒂固的形象是没有实体的、幽灵般的存在，在某种意义上与物质正好相反。光怎么可能有重量呢？
然而，任何发光过程都不可避免地带来发光物体的质量损失。损失的准确数字可以通过爱因斯坦的著名公式算出来。再一次强调，爱因斯坦把能量和质量联系在一起的第一个发现的核心不是准确的能量损失数值（这个数值由他的数学公式给出），而是本段第一句话的陈述。但这只是第一步。不是这个初始发现，而是随后两年里发现的公式的更深远的意义最终使这个公式变得世人皆知。
