把一斤鹽放入一斤水中會得到什麽？按照常理來講，我們應該得到兩斤鹽水。 然而事實上有人做了這樣一個實驗， 結果稱重的結果總是比兩斤小。
我們都知道質素守恒定律是自然界的基本定律。但鹽水的實驗好像打破了這一定律。實驗結果一出，網友們炸開了鍋。有人認為這是偽科學，一斤水加上一斤鹽肯定會得到兩斤。也有人認為這很正常，自然界無奇不有，人類根本沒完全掌握規律。具體是怎麽回事呢？讓我們從頭說起。
質素守恒定律
質素守恒定律是物理學中的一個基本定律。 它表明在任何物理或化學變化中，系統中所有物質的質素之和保持不變。
例如，當一塊冰塊融化成水時，質素守恒定律要求冰塊的質素與生成的水的質素之和（即冰水混合物的質素總和）保持不變。 雖然物質的形態發生了變化，但質素的總量保持不變。
質素守恒定律的概念和觀察最早可以追溯到古希臘時期。 然而，它的明確表述和系統化歸因可以追溯到18世紀。1756年俄國化學家米哈伊爾·羅蒙諾索夫（Mikhail Lomonosov）在實驗中煆燒錫，並觀察到在錫的氧化過程中，容器和容器內物質的總質素保持不變。於是他得出結論： 化學變化中物質的質素是守恒的。 然而這一發現在當時並未得到重視， 直到1977年，法國科學家安托尼·拉瓦節（Antoine Lavoisier）做了同類的實驗並得到同樣的結論，質素守恒定律才獲得公認，成為了自然界基本定律之一。
一斤水加上一斤鹽
其實一斤水加上一斤鹽這個標題本身就存在一定陷阱，因為鹽是存在溶解度這個說法的。 所謂溶解度是指在特定溫度和壓力下，溶液中可以溶解的鹽的最大量。 對於氯化鈉（NaCl）來說，在常溫下（約為25攝氏度）下，其溶解度大約是36克/100毫升水。
水的密度為每升1000克，也就是說1斤水大約等於500克，也就是說1斤水最多可以溶解180克的鹽，把一斤水和一斤鹽放在一起，實際上會得到一定的鹽水和未溶解的鹽。那麽拋去標題中的陷阱，1斤水加上1斤鹽混合在一起，其鹽水和未溶解的加在一起其實也不到兩斤，這是為何呢？不是說好的質素守恒嗎？這就要說到愛因斯坦的發現了。
質素即能量
愛因斯坦認為質素即能量。 所謂能量是物體或系統執行工作所具有的能力。它是物質和場的狀態，可以轉化為其他形式的能力。 能量的定義是具有物理因次的純量，其單位是焦耳（J）。除了焦耳，其他常見的能量單位還包括千卡（kcal）、千瓦時（kWh）等。
人類對能量的認知起始於古希臘，但真正研究起來是在17世紀。當時，德國物理學家威廉·奧斯特瓦德·萊布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）和英國物理學家羅拔·墨勒（Robert Boyle）等人 在研究運動和力學時開始思考能量的性質，萊布尼茨與笛卡爾還曾有一場著名的活力之爭。 這時對能量的了解是粗淺的，直到19世紀中期，德國物理學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）發現了能量守恒定律。
亥姆霍茲透過觀察和實驗驗證了能量在不同形式之間的轉換，例如熱能轉化為機械能、電能轉化為光能等。他認識到在自然界的各種過程中，能量的總量始終保持不變。於是他得出結論： 在一個封閉系統中，能量的總量保持不變，即能量不會被創造或銷毀，只會發生轉移或轉化。 例如，當一個物體從高處落下時，它的重力勢能逐漸轉化為動能。雖然能量的形式發生了改變，但總能量保持不變。同樣， 當我們將木材燃燒時，化學能轉化為熱能和光能，但總能量仍然保持不變。
愛因斯坦在研究光的行為和研究電磁輻射時，註意到光的能量與其頻率有關。 他發現能量與質素之間存在某種關系，並開始思考質素和能量之間的等價性。 透過分析光的行為以及以太假設的問題，愛因斯坦推匯出了質能關系的運算式，並得出了質素和能量之間的等價性，即質能關系，數學運算式是E=mc²，其中E表示能量，m表示物體的質素，c表示光速（即真空中的光速）。
這個簡單的運算式表明了質素和能量之間的等價性。換句話說， 質素和能量是可以相互轉化的。 這表明了物質的一部份質素可以轉化為能量；而能量也可以轉化為質素；這顛覆了傳統物理學中質素和能量是獨立存在的觀念，也完美解釋了一斤水加上一斤鹽為什麽不等於兩斤的問題。
現在質素守恒定律的詳細解釋為： 在任何與周圍隔絕的物質系統（孤立系統）中，不論發生何種變化或過程，其總質素保持不變。 其關鍵就在於這個孤立系統，指的是與外部環境沒有物質或能量交換的系統。在孤立系統中，沒有物質或能量可以進入或離開系統，系統內部的能量總量保持不變。孤立系統的特點是封閉性，它與外部環境隔離，沒有與外界進行物質或能量的交換。 這意味著系統內部的物質組成和能量分布是恒定的，系統內部的過程僅受到系統內部相互作用的影響。
然然孤立系統在現實是不存在的。無論我們在哪裏做實驗，都很難避免與外部環境完全隔離。換言之一 部份質素將轉換為能量轉移，因此最後留下物質的能量無法達到兩斤。
在具體的實驗中，1千克的硝化甘油爆炸後會釋放8,000,000焦耳（8,000千焦）的能量，根據質能公式，產生這些能量的質素是8.9×10^(-8)克，與原本的質素相比微乎其微。因此在實驗和實用中，質素守恒定律可以說是完全正確的。然而在研究核彈時，人們發現了不同之處。1千克鈾235裂變會放出8.23×10^26焦耳的能量，產生這些能量的質素是0.914g，這已經接近千分之一的水準。於是科學家們 將質素守恒定律和能量守恒定律合二為一，成為質能守恒定律。
放在鹽水實驗中，無論是水溫還是溶解，實際上都有能量運動，這會導致鹽水總質素減少，當然這個減少的量微乎其微，必須用專業的實驗室器材才能稱量出來，但毫無疑問，它的確是減少了，得不到兩斤的總重量。
結語
在實驗和實用中，質素守恒定律得到了廣泛的驗證和套用。無論是化學反應、溶解過程還是其他物質變化，總質素保持不變是一個基本的觀察結果。
我們今天 對能量和質素之間關系的理解得益於歷史上眾多科學家的努力和研究。 從古希臘時期開始，人們對能量的概念逐漸形成，並在17世紀開始對其性質展開深入探究。隨著時間的推移，赫爾曼·馮·亥姆霍茲的能量守恒定律以及愛因斯坦的質能等價原理等重要發現，進一步豐富和完善了我們對能量和質素關系的理解。
盡管現實中不存在完全隔離的孤立系統，質素和能量的轉化可能受到微小的影響，例如化學反應或能量轉移，但這並不改變質素守恒定律的基本原則。質素守恒定律在實驗和實際套用中仍然被廣泛套用，並被視為一個重要的物理定律。
總的來說， 質素和能量之間存在著密切的關系，這一觀念由愛因斯坦的質能等價原理得出。 質素即能量，意味著質素可以轉化為能量，而能量也可以轉化為質素。然而，在日常生活中的大多數情況下，質素和能量的轉化是微不足道的，不會對總質素產生明顯的影響，這符合質素守恒定律的原則。
