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自從愛因斯坦(Einstein)提出狹義相對論和質能關係公式(E=mc2)以後，說明物質可以轉變為輻射能，輻射能可以轉變為物質。這個結論對質量守恆定律在化學中的應用有何影響呢?實驗結果證明1 000 g硝化甘油爆炸之後，放出的能量為8.0×106 J。根據質能關係公式計算，產生這些能量的質量是8.9×10-8 g，與原來1 000 g相比，差別小到不能用現在實驗技術所能測定。從實用觀點來看，可以說在化學反應中，質量守恆定律是完全正確的。 

　　20世紀以來，人們發現原子核裂變所產生的能量遠遠超過最劇烈的化學反應。1 000 g 235U裂變的結果，放出的能量為8.23×1016 J，與產生這些輻射能相等的質量為0.914 g，和原來1 000 g相比，質量變化已達到千分之一。於是人們對質量守恆定律就有了新的認識。在20世紀以前，科學家承認兩個獨立的基本定律：質量守恆定律和能量守恆定律。現在科學家則將這兩個定律合而為一，稱它為質能守恆定律。

　　1756年俄國M.V.羅蒙諾索夫首先測定化學反應中物質的重量關係，將錫放在密閉容器中燃燒，反應前後重量沒有變化，由此得出結論：「參加反應的全部物質的重量，常等於全部反應產物的重量。」1774年法國A.-L.拉瓦錫重複類似的實驗，並得出同樣的結論。

　　由於羅蒙諾索夫和拉瓦錫時代所用的天平不夠精密，所以後來又有不少科學家用更精確的方法證明這一定律。例如19世紀中葉，比利時分析化學家J.-S.斯塔用銀和碘製備碘化銀，所得碘化銀的質量與碘和銀的總質量只相差0.002％。19世紀末，H.H.蘭多爾特用很精密的天平再一次證明這一定律的正確性。

　　20世紀，A.愛因斯坦發現了狹義相對論，他指出，物質的質量和它的能量成正比，可用以下公式表示：E=mc2式中E為能量；m為質量；c為光速。以上公式說明物質可以轉變為輻射能，輻射能也可以轉變為物質。這一現象並不意味著物質會被消滅，而是物質的靜質量轉變成另外一種運動形式。所以20世紀以後，這一定律已經發展成為質量守恆定律和能量守恆定律，合稱質能守恆定律。