E=mc2 , juga disebut kesetaraan massa-energi, adalah salah satu hal yang paling terkenal dari Einstein. Ini adalah persamaan terkenal dalam fisika dan matematika yang menunjukkan apa yang terjadi ketika massa berubah menjadi energi atau energi berubah menjadi massa. "E" dalam persamaan tersebut adalah singkatan dari energi. Energi adalah angka yang Anda berikan pada objek tergantung pada seberapa banyak mereka dapat mengubah hal-hal lain. Misalnya, batu bata yang menggantung di atas telur dapat memberikan energi yang cukup ke telur untuk memecahkannya. Bulu yang menggantung di atas telur tidak memiliki energi yang cukup untuk melukai telur.
Ada tiga bentuk dasar energi: energi potensial, energi kinetik, dan energi diam. Dua dari bentuk-bentuk energi ini dapat dilihat dalam contoh yang diberikan di atas, dan dalam contoh pendulum.

Sebuah bola meriam tergantung pada tali dari sebuah cincin besi. Seekor kuda menarik bola meriam ke sisi kanan. Ketika bola meriam dilepaskan, bola meriam akan bergerak maju mundur seperti yang digambarkan. Ia akan melakukan itu selamanya kecuali bahwa gerakan tali di dalam ring dan bergesekan di tempat lain menyebabkan gesekan, dan gesekan itu menghilangkan sedikit energi sepanjang waktu. Jika kita mengabaikan kerugian akibat gesekan, maka energi yang diberikan oleh kuda diberikan kepada bola meriam sebagai energi potensial. (Ia memiliki energi karena ia berada di atas dan bisa jatuh ke bawah.) Ketika bola meriam berayun ke bawah, ia memperoleh kecepatan yang semakin tinggi, sehingga semakin dekat ke bawah, semakin cepat ia melaju dan semakin keras ia akan menghantam Anda jika Anda berdiri di depannya. Kemudian bola meriam melambat karena energi kinetiknya berubah kembali menjadi energi potensial. "Energi kinetik" hanya berarti energi yang dimiliki sesuatu karena ia bergerak. "Energi potensial" hanya berarti energi yang dimiliki sesuatu karena berada pada posisi yang lebih tinggi dari sesuatu yang lain.
Ketika energi berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, jumlah energi selalu tetap sama. Energi tidak dapat dibuat atau dimusnahkan. Aturan ini disebut "hukum kekekalan energi". Misalnya, ketika Anda melempar bola, energi ditransfer dari tangan Anda ke bola saat Anda melepaskannya. Tetapi energi yang ada di tangan Anda, dan sekarang energi yang ada di dalam bola, adalah jumlah yang sama. Untuk waktu yang lama, orang mengira bahwa kekekalan energi adalah semua yang perlu dibicarakan.
Ketika energi berubah menjadi massa, jumlah energi tidak tetap sama. Ketika massa berubah menjadi energi, jumlah energi juga tidak tetap sama. Namun, jumlah materi dan energi tetap sama. Energi berubah menjadi massa dan massa berubah menjadi energi dengan cara yang didefinisikan oleh persamaan Einstein, E = mc2 .
"m" dalam persamaan Einstein adalah singkatan dari massa. Massa adalah jumlah materi yang ada dalam suatu benda. Jika Anda mengetahui jumlah proton dan neutron dalam sepotong materi seperti batu bata, maka Anda dapat menghitung massa totalnya sebagai jumlah massa semua proton dan semua neutron. (Elektron sangat kecil sehingga hampir dapat diabaikan.) Massa saling tarik-menarik satu sama lain, dan massa yang sangat besar seperti massa Bumi menarik sangat keras benda-benda di dekatnya. Berat Anda akan jauh lebih berat di Jupiter daripada di Bumi karena Jupiter begitu besar. Berat Anda akan jauh lebih ringan di Bulan karena hanya sekitar seperenam massa Bumi. Berat terkait dengan massa batu bata (atau orang) dan massa apa pun yang menariknya ke bawah pada skala pegas - yang mungkin lebih kecil dari bulan terkecil di tata surya atau lebih besar dari Matahari.
Massa, bukan berat, dapat ditransformasikan menjadi energi. Cara lain untuk mengekspresikan ide ini adalah dengan mengatakan bahwa materi dapat diubah menjadi energi. Satuan massa digunakan untuk mengukur jumlah materi dalam sesuatu. Massa atau jumlah materi dalam sesuatu menentukan berapa banyak energi yang dapat diubah menjadi sesuatu itu.
Energi juga bisa ditransformasikan menjadi massa. Jika Anda mendorong kereta bayi dengan berjalan pelan dan merasa mudah untuk mendorongnya, tetapi mendorongnya dengan berjalan cepat dan merasa lebih sulit untuk bergerak, maka Anda akan bertanya-tanya apa yang salah dengan kereta bayi tersebut. Kemudian, jika Anda mencoba berlari dan mendapati bahwa menggerakkan kereta bayi dengan kecepatan yang lebih cepat seperti mendorong dinding bata, Anda akan sangat terkejut. Yang benar adalah bahwa ketika sesuatu digerakkan, maka massanya akan bertambah. Manusia biasanya tidak menyadari peningkatan massa ini karena pada kecepatan yang biasa manusia gerakkan, peningkatan massa hampir tidak ada.
Ketika kecepatan semakin mendekati kecepatan cahaya, maka perubahan massa menjadi mustahil untuk tidak diperhatikan. Pengalaman dasar yang kita semua alami dalam kehidupan sehari-hari adalah bahwa semakin keras kita mendorong sesuatu seperti mobil, semakin cepat kita bisa mendorongnya. Tetapi, ketika sesuatu yang kita dorong sudah melaju pada sebagian besar kecepatan cahaya, kita mendapati bahwa massa benda itu terus bertambah, sehingga semakin sulit untuk membuatnya melaju lebih cepat. Mustahil untuk membuat massa apa pun melaju dengan kecepatan cahaya karena untuk melakukannya akan membutuhkan energi tak terbatas.
Kadang-kadang massa akan berubah menjadi energi. Contoh umum dari unsur-unsur yang membuat perubahan ini yang kita sebut radioaktivitas adalah radium dan uranium. Sebuah atom uranium dapat kehilangan partikel alfa (inti atom helium) dan menjadi unsur baru dengan inti yang lebih ringan. Kemudian atom itu akan memancarkan dua elektron, tetapi belum stabil. Ia akan memancarkan serangkaian partikel alfa dan elektron sampai akhirnya menjadi unsur Pb atau yang kita sebut timbal. Dengan membuang semua partikel yang memiliki massa ini, ia telah membuat massanya sendiri lebih kecil. Ia juga telah menghasilkan energi.
Dalam sebagian besar radioaktivitas, seluruh massa sesuatu tidak berubah menjadi energi. Dalam bom atom, uranium diubah menjadi kripton dan barium. Ada sedikit perbedaan dalam massa kripton dan barium yang dihasilkan, dan massa uranium asli, tetapi energi yang dilepaskan oleh perubahan itu sangat besar. Salah satu cara untuk mengekspresikan ide ini adalah dengan menulis persamaan Einstein sebagai:
E = (muranium - mkrypton dan barium) c 2
c2 dalam persamaan tersebut adalah singkatan dari kecepatan cahaya yang dikuadratkan. Untuk mengkuadratkan sesuatu berarti mengalikannya dengan dirinya sendiri, jadi jika Anda mengkuadratkan kecepatan cahaya, itu akan menjadi 299.792.458 meter per detik, dikalikan 299.792.458 meter per detik, yang kira-kira
(3-108 )2 = (9-1016 meter2 )/detik2 =90
.000.000.000.000.000 meter2 /detik2
Jadi energi yang dihasilkan oleh satu kilogram akan menjadi:
E = 1 kg - 90.000.000.000.000.000.000 meter2 /detik2
E = 90.000.000.000.000.000 kg meter2 /detik2
atauE
= 90.000.000.000.000.000 joulesor
E = 90.000 terajoule
Sekitar 60 terajoule dilepaskan oleh bom atom yang meledak di Hiroshima. Jadi sekitar dua pertiga gram massa radioaktif dalam bom atom itu pasti telah hilang (berubah menjadi energi), ketika uranium berubah menjadi kripton dan barium.