从爱因斯坦的狭义相对论中，我们可以推导出质能方程这一揭示物质与能量之间关系的著名公式：E=mc^2。其中，E代表能量，m代表质量，c则是真空中的光速，其数值为每秒约行走二十九万九千七百九十二公里。这个公式让我们明白，任何物质都蕴巨大的能量。实际上，只需大约一吨半的物质完全转化为能量，就能相当于全人类一年所消耗的全部能量。这种现象在自然界中随处可见，例如恒星内部的核聚变过程就是在利用质量转变为能量的原理，释放出惊人的能量。
但让我们深入探索这个问题，既然质量可以转化为能量，那么反过来，能量是否可以转化为质量呢？爱因斯坦的质能方程也给出了肯定答案。方程揭示了质量和能量之间的本质联系，证明了它们之间的可转换性。也就是说，物质可以从纯能量中产生（通过公式m=E/c^2）。尽管这一过程在现实中极为罕见，但它却在宇宙的初始时刻决定了宇宙的未来演化。
让我们来看看能量如何转化为物质。根据宇宙学标准模型，宇宙起源于约138亿年前的一个奇点，这个奇点拥有无限的温度和密度。宇宙的诞生始于纯能量的转化，产生了各种正反粒子对。这些粒子对在相遇时发生湮灭，再次转化为能量。但由于某种不对称性，产生的正物质粒子略多于反物质粒子，导致大部分反物质粒子被湮灭，只留下少量的正物质粒子。至今，宇宙学家仍在探寻导致正粒子略多于反粒子的原因。
随着宇宙的膨胀和温度的降低，正物质粒子逐渐结合形成中性原子，这些原子最终形成了宇宙中的各种物质结构以及生命。这意味着无论是生命还是非生命的各种原子最初都源自于纯能量。现在要将组成我们身体的原子变回纯能量非常困难，除非与反物质发生湮灭反应。物理学家在实验条件下也有可能实现能量产生质量的过程。例如布莱特-惠勒过程就描述了让高能光子碰撞产生电子和正电子的情况。目前物理学家正在尝试将光能转化为物质，如果成功的话，这将具有划时代的意义。根据质能方程计算，要制造出1克物质需要消耗巨大的能量相当于数千吨标准煤的能量。基于现有观测结果推测宇宙初期的能量转化规模更是惊人。
