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爱因斯坦认识到，如果空间和时间可以统一为一个统一体，称为时间和空间，那么物质和能量也可能是辩证统一的。他推论说，在相对论中，如果尺子收缩，时钟变慢，我们用尺子和时钟测量的一切肯定会发生变化。然而，在物理学家的实验室里，几乎所有的东西都是用尺子和时钟来测量的。这意味着物理学家必须重新检查他们最初想当然地认为是常数的所有实验室物理量。
特别是能量，是一个依赖于我们测量的长度和时间间隔的物理量。一辆快速行驶的测试车撞上了砖墙，显然它有能量。但是，如果快速行驶的汽车速度接近光速，其性能就会失真。它像手风琴一样收缩，里面的时钟变慢了。更重要的是，爱因斯坦发现汽车的质量随着速度的提高而提高。
这产生了一些令人不安的后果。19世纪物理学的伟大发现包括两大成就：质量守恒和能量守恒。它们意味着封闭系统中的总质量和总能量是分开存在的，两者都不会改变。比如一辆飞驰的汽车撞上砖墙，汽车的能量不会消失，而是会转化为撞击的声能、飞砖的动能、热能等等。总能量(和总质量)在撞击前后保持不变。
但是，爱因斯坦现在说，汽车的能量可以转化为质量，这是一个新的守恒原理，即质量和能量之和必须永远不变。物质不会突然消失，能量也不会凭空产生。在这一点上，“神创论”是错误的，而列宁是正确的。物质消失是以释放巨大能量为代价的，反之亦然。
当爱因斯坦26岁时，他精确地计算出能量必须如何变化，并发现了关系式E=mc2。这个计算是基于相对性原理的正确性。因为光速的平方(即C平方)是一个巨大的天文数字，少量的物质就能释放出巨大的能量。最小的物质粒子中的能量被阻挡，超过一次化学爆炸释放能量的万倍。从某种意义上说，物质可以看作是一个几乎取之不尽的能量储存室，也就是说，物质是一种浓缩的能量。
从此，物质和能量的概念被认为是一个整体——质量能量。当然，爱因斯坦工作对第四维的直接影响是氢弹，它已经被证明是20世纪科学最强大的产物。
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