无质量粒子（如光）所包含的能量仅由其频率和波长决定，其乘积总是等于无质量粒子的运动速度：光速。因此，更长的波长意味着更小的频率，更低的能量，而更短的波长意味着更高的频率和更高的能量。虽然我们可以降低一个大质量粒子的速度，但试图从一个无质量粒子中去除能量只会延长它的波长，而不会降低它的速度。
考虑所有这些，现在我们来说下：质量/能量的等效是如何转换的？也就是说我们可以把一个反物质粒子和一个物质粒子（比如电子和正电子）碰撞在一起，得到无质量的粒子（比如两个光子）。但是为什么这两个光子的能量等于电子（和正电子）的质量乘以光速的平方呢？为什么方程里就没有另一个因素或其他常数？为什么方程必须是E = mc^2？
事实上，如果狭义相对论确实是正确的，那么这个方程必须是E = mc^2，不允许有任何偏差。下面我们来解释下为什么会这样。首先想象这样一个场景：在空间中有一个盒子，它是完全静止的，盒子两边各有一面镜子，一个光子朝里面的一面镜子运动。
爱因斯坦的思想实验是这样进行的。在盒子里，光子从左边被发射出来，并从左边向右边传播。由于系统的动量必须守恒，所以当光子发射时，盒子必须向左边反冲。在某个时候，光子会与盒子的另一边碰撞，把所有的动量都转移到盒子上。系统的总动量是守恒的，所以撞击使盒子停止移动。
但有一个问题。由于没有外力作用于这个系统上，盒子的质心必须保持在同一位置。然而，盒子已经移动了。那么盒子的运动如何与系统的重心保持一致？
爱因斯坦解决了这个明显的矛盾，他提出必须光子的能量必须有一个等效的质量。换句话说，光子的能量必须等于盒子里从左向右移动的质量，有一部分质量从盒子的左边移动到了盒子的右边，就算盒子向左边移动了一点距离，但盒子的重心会保持不变。
让我们用数学的方法来思考这个实验。对于光子的动量，我们将用麦克斯韦的表达式来表示具有给定能量的电磁波的动量。如果光子的能量为E，光速为c，则光子的动量为：P（光）=E/c
