质量可以转化成能量，能量可以转化成质量吗？
网友提问
根据爱因斯坦质能公式，两头都是相等的，质量可以转化成能量，比如通过核聚变、核裂变等，但是能量可以转化成质量吗。通过什么方式。有什么途径？
当然可以，不但可以，而且我们宇宙中所有的物质的质量都是通过能量转换过来的。
现在宇宙形成的主流理论就是大爆炸，大爆炸开始的时候宇宙温度非常高，首先产生了大量的高能光子，这些光子相互碰撞就按照爱因斯坦的质能公式产生了高速运动的夸克、胶子、电子等基本粒子及其反粒子，可以说是高温的基本粒子浆糊，还不是我们今天说的物质。到了大爆炸后大约一万亿分子一秒的时候，宇宙的温度冷却到了大约一千万亿度，夸克、胶子和电子及其反粒子就开始冷却形成了质子和中子，这就是最初始的物质。大爆炸后大约10秒，温度约30亿度，这就是宇宙的核合成时期，质子和中子就会结合形成氢、氦类稳定轻原子核（化学元素），其他轻原子核也会形成一点，但是非常少。当宇宙冷却到10亿度以下，也就是大爆炸大约三分钟，就不能再产生新的原子核了。所以我们宇宙中的物质基本上都是在宇宙大爆炸之后三分钟以内形成的。
当然今天我们宇宙中的物质并不仅仅有氢、氦类稳定轻原子核，其他的元素主要都是在恒星的中心通过轻元素合成重元素的核聚变过程形成的，这种过程能够产生一直到铁这样的重元素，而核聚变过程中释放能量的过程就是恒星内部的能源机制。此外，超新星爆发的过程中也会产生一些比铁更重的元素。
我们下面看看能量转化成质量的具体过程。
爱因斯坦的质能公式E＝mc²反过来写就是m＝E/c²，也就是能量可以转换成为物质，因此一对伽马射线光子，只要它们的能量加起来超过两个电子的静止质量，根据E＝mc²对应的能量，就能够产生一对电子和正电子。不过实际情况要略微复杂一点，要求的是在两个光子的动量中心的参考系里面（在这个参考系里面两个光子的动量之和等于零），它们的能量之和超过两个电子的静止质量根据E＝mc²对应的能量，这样就能够同时满足能量和动量守恒，当然也满足电荷守恒，就能够产生一对电子和正电子了。
正是由于伽马射线光子的这个性质，我们在地球上无法探测到宇宙很远处的高能伽马射线光子，因为这些光子会和宇宙微波背景辐射光子以及恒星和气体发出的红外光子作用产生电子和正电子对。读者可能很奇怪，宇宙微波背景辐射光子和红外光子的能量很低，怎么也会用来产生电子和正电子对呢？原因就是上面说的，只要在两个光子的动量中心的参考系里面它们的能量之和足够大就行。所以，尽管宇宙微波背景辐射光子和红外光子的能量很低，只要伽马射线光子的能量足够高就可以做到了。当然，如果伽马射线光子的能量很高，它们还能够产生很多其它的正反粒子对，只不过最容易产生的就是电子和正电子对而已，这些都已经有了大量的实验和观测证据，并不仅仅是理论推测。实际上，两个光子相撞产生正负电子对的过程也可以在实验室中实现，而且已经实现了。
张双南问答
强大的宇宙真空环境，为什么地球上的空气没有被宇宙真空吸收掉？
一个恒星接近光速向地球运动，另一个接近光速离开地球，二者传到地球的光速是一样吗？
他是最受媒体欢迎的科学家，也是会写诗的天文学家，尽管工作任务极为繁重，仍坚持以极大的热情投身科学传播，他就是张双南研究员。
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张双南
— 研究员 —
张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。天宫二号“天极”伽玛射线暴偏振测量项目、“硬X射线调制望远镜”卫星项目以及若干大型国际合作空间天文项目首席科学家。
入选国家杰青、长江教授、“千人计划”。获“赵九章优秀中青年科学奖”、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。
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