基于同样的假设，爱因斯坦又得到了看似不相关的结果。如果几个有质量的物体在结合或分解的过程中，产生了动能或者辐射了能量，那么在结合或分解过程结束后，它们的总质量将变小。这一过程产生的能量为E=mc2，其中m为质量的损失。这就是关于“质量转化为能量”（transformation of mass into energy）的定律。在具有质能转化现象的物理过程中，如果不考虑能量转化为质量（或质量转化为能量）的部分，体系的能量就不守恒。

在我们对原子内部结构的认知发展过程中，这一定律起到了意义重大的作用。根据现代原子理论，原子是由占据其大部分质量的带正电荷的原子核（nucleus）和周围高速运动的带负电的电子（electron）组成的。原子核本身也具有复杂的结构，它是由带正电的质子（proton）和电中性的中子（neutron）构成的。质子即最简单的原子——氢原子——的原子核，而中子与质子很类似。自然界中发现了各种各样的原子，它们的差别仅在于质子和中子的数量上，质量更大的原子包含了更多的质子和中子，因此其结构更加复杂。以第二轻的原子——氦原子为例，它的原子核包含了两个质子和两个中子。这四个粒子被一种核力坚固地束缚在一起。现代物理的主要问题之一就是研究这种核力的性质。

为了测量原子核中的粒子被束缚在一起的作用力强度，可以将原子核击碎、让核中的粒子相互远离，并测量这一过程所需要的能量。这个能量被称为原子核的结合能（binding energy）。根据爱因斯坦的理论，粒子结合成原子核时，产生了能量（E），因此结合过程中必然有质量的损失。最终形成的原子核质量比未被束缚在核中的质子与中子质量之和小于E/c2。因此通过测量原子核与自由中子和质子的质量差，就能获得原子核的结合能。这一类实验在自然界许多种类的原子中都进行过，并可以根据原子核结合能的强弱将元素分类。另外，这些结果具有重要的参考价值，因为人们还可以根据实验结果，用中子、质子等粒子轰击原子核，进行新元素的人工合成。

借助于爱因斯坦的质能关系式，人们终于知道太阳源源不断的能量从何而来。从数十亿年前起，太阳就像现在一样，一直以相同的速率发射光和热量。如果这些能量来源于普通的燃烧过程（例如煤炭的燃烧），那么太阳早已燃尽了，科学家们一直对这个问题百思不得其解。直到爱因斯坦方程E=mc2提出来，其说明能量为质量与光速平方的乘积。光速（c）本身数值很大，其平方值则更大，这使得很小的质量就能转化为很多能量。而太**有不可估测的巨大质量，因此能够几十亿年持续不断地向宇宙中辐射热量，并且还将继续辐射下去。实际上，质能转换过程发生在太阳内部的核反应中，最终太阳中的氢原子结合为氦原子核，在这一“紧束效应”（“packing effect”）中，质量损失，以能量的形式辐射出去。

人们欣喜地认识到，如果质量能够作为能量的来源，那么想必有办法将原子核结合过程中放射的能量提取出来，供人们使用。但同时，也存在着另一种可怕的可能性，这种巨大的能量若被用于炸弹，只需要一磅的物质，就能把方圆几百英里的城市夷为平地。四十年后，当第一颗原子弹投入日本广岛时，这种不祥的预感应验了。

然而，对爱因斯坦本人来说，其结果的主要意义并不在于应用。他认为自己最主要的成就是从相对性原理推出了E=mc2的规律。这一成果符合爱因斯坦的宇宙观，即通过不断的努力，去发现自然规律中简单而富有逻辑性的内在关联。从爱因斯坦的两个基本假设出发，得到了内容丰富的衍生推论，组成了现在所说的“相对论”（theory of relativity）。爱因斯坦挖掘了一口饱含自然奥秘的深井，在其后的数十年里都源源不断地向人们传授着自然的真谛。