1根粉笔蕴含的能量，可以烧开足够全人类喝100年的开水吗？

1905年，爱因斯坦发表了4篇具有开创性的论文。最后两篇就是后来的狭义相对论，其中第二篇是第一篇的补充，探讨的是质量和能量之间的关系，并且提出了著名的质能方程E=mc^2。

这个方程让我们知道物质是蕴藏着丰富的能量，如果能够让物质实现完全转化，那么物质释放出来的能量就等于质量乘以光速的平方（mc^2，其中光速是3*10^8m/s)。所以，通过质能方程，我们就会发现，只要一点点的质量，就可以释放出巨大的能量。一直以来，都有个说法：只要一个粉笔头，就有能烧开够地球人100年喝的开水的能量。那这个说法靠谱吗？

物质能完全转化成能量的形式吗？

按照质能方程来看，物质里确实蕴含了大量的能量。可问题是，我们很难把一根粉笔完全转化成对应的能量形式。按照目前的物理学理论，如果要把物质完全转化成能量，就需要让物质和它的反物质发生湮灭，比如：正电子和电子进行湮灭，就可以获得到完全的转化。

可是我们要知道，粉笔是由原子构成的，而原子又是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，而且构成粉笔的原子数量超级多。而我们在宇宙中能够找到的反物质都是属于少量的反物质粒子。比如：在一些高能的宇宙射线中，找到电子的反物质粒子正电子。

要制造出一个粉笔的反物质是几乎不可能的事情，因此，也就不可能通过湮灭的方式来实现能量的完全转化。

假设我们忽略这些，并且找到了办法，可以制造出粉笔的反物质。那制造出来的这些能量是不是够烧开地球人100年喝的开水的能量？

如果我们按照一根粉笔是2克的重量来算，那么根据质能方程，2克的粉笔完全转化成能量就是1.8*10^14J。

而如今全球人口大概是70亿，每个人每天正常的饮水量是1500到2500毫升，我们就按照2L来算，如果都是把水从25度提升到100度，那么根据公式，我们计算得到一个人一天烧开水所需要的能量E是630,000J，那么70亿人365天烧开水所需要的能量就是1.6*10^18J，100年所需要的能量就是1.6*10^20J。

也就是说，即便是把粉笔全部转化为能量，这个能量要比全球人口100年烧开水所需要的能量小6个数量级。把粉笔的能量全部转化成能量仅仅能供给5000人100年烧开水所需要的能量。如果要供给全球人口100年烧开水所需要的能量，那大概需要把10万根粉笔完全转化成能量，但这也是忽略了科技水平是不是可以达到这个水准。

核聚变反应

很多人会说，既然湮灭这条路没法做到，有没有可能用核聚变反应的方式？

在核聚变反应中，氢元素的核聚变反应是最高效的，反应前后也仅仅只有不到1%的质量以能量的形式释放出来，意味着这比用湮灭的效率低了2个数量还要多一点。

而粉笔的主要成分是硫酸钙，并不是氢。因此，即便是我们想尽一切办法让粉笔进行核聚变反应，这个效率也会远远低于氢元素的核聚变反应。因此，这样的效率就会更低一些。假设完全湮灭的能量都完全不够，更不要说这种低效的核聚变反应了。因此，核聚变反应这条路也是行不通的，目前来看这条路径的技术也依然是达不到的。那还有什么办法？

把粉笔扔进黑洞

人类在发射深空探测器时，发射出的探测器速度并不快，但科学家想到了利用大型天体引力弹弓的特点来给飞船加速。比如：在科幻片《流浪地球》中，电影里的地球人也想利用木星的引力弹弓效应来给“流浪地球”加速。

大型天体的引力是可以给做功的。如果我们找一个引力巨大的天体，然后从这个天体上往下丢粉笔，那么粉笔在掉落过程中，引力势能就会转化成其他的能量。比如，如果我们在地球上扔铅球，铅球会在地上砸一个“坑”，这个“坑”就是铅球引力势能转化成物体的动能导致的。

如果我们选择“黑洞”来释放粉笔，而且是把粉笔碾碎朝着黑洞扔，那在粉笔灰掉落到黑洞时，由于黑洞的引力巨大，因此，就会巨大的引力势能被释放出来。这些引力势能最终会以电磁辐射和中微子辐射释放出来，然后我们拿一个接收器把这些能量接收下来就可以。

在这个过程中，释放出来的引力势能可以达到完全湮灭时的10%左右，要比核聚变反应更加高效一些。如果我们可以把100万根粉笔碾成渣，朝着一个黑洞抛过去，并且可以把这些能量都回收，那么这些能量就会够全球人口100年烧开水所需要的能量。