爱因斯坦著名的⽅程式，它告诉我们质量和能量是等价的。也就是说，⼀个物体的质量就是它所包含的能量除以光速的平⽅。这个⽅程式在核物理中⾮常重要，因为它解释了为什么核反应可以释放出巨⼤的能量。当原⼦核分裂或聚变时，它们的质量会发⽣变化，⽽这个质量差就转化为了能量。但是，这个⽅程式并不能解释原⼦核内部发⽣了什么。为了从微观上理解核反应释放的能量，我们需要⼀种更精细的理论，叫做量⼦⾊动⼒学 (QCD)。
QCD是⼀种量⼦场论，它使⽤了量⼦⼒学和相对论的原理来描述夸克和胶⼦之间的相互作⽤。夸克是构成质⼦和中⼦等强⼦的基本粒⼦，胶⼦是传递强相互作⽤的⽆质量粒⼦。夸克和胶⼦之间的强相互作⽤有⼀个特殊的性质，就是它们都具有⼀种叫做⾊荷或者⾊量⼦数的属性。⾊荷分为红、绿、蓝三种基本颜⾊，以及它们对应的反颜⾊。每⼀种夸克都有三种颜⾊之⼀，⽽每⼀种胶⼦都有两种颜⾊或者反颜⾊之⼀。
当夸克和胶⼦交换时，它们会同时改变⾃⼰携带的颜⾊。例如，⼀个红⾊上夸克和⼀个红-反蓝胶⼦交换后，会变成⼀个蓝⾊上夸克和⼀个蓝-反红胶⼦。胶⼦可以⾃⼰发射或吸收其他胶⼦，这使得强相互作⽤⾮常复杂。QCD还有另⼀个很特别的性质，叫做禁闭。禁闭意味着单个的夸克或胶⼦永远不能被观察到，它们只能以⽆⾊（或⽩⾊）的组合形式存在。
例如，⼀个质⼦由两个上夸克和⼀个下夸克组成，它们分别带有红⾊、绿⾊和蓝⾊的⾊荷，这样加起来就是⽩⾊。另⼀种⽆⾊组合是由⼀个夸克和⼀个反夸克组成的介⼦，它们带有相反的⾊荷，例如红-反红。这就意味着夸克和胶⼦必须紧密地组合在⼀起，才能在宏观上被观察到。
说到这⾥，你可能会问，质能⽅程和量⼦⾊动⼒学有什么关系呢？答案是，它们之间有⼀个⾮常深刻的联系，那就是⼤部分的质量其实来⾃于能量。我们平时所说的质量，其实并不是由夸克或其他基本粒⼦的本征质量决定的，⽽是由它们之间的强相互作⽤产⽣的能量决定的。这个能量就是QCD结合能，也就是胶⼦能量和夸克运动能量的总和。根据质能⽅程，这些能量可以转化为等效的质量，⽽这些质量⼜可以加起来得到强⼦的总质量。
让我们来看⼀个具体的例⼦。⼀个质⼦由两个上夸克和⼀个下夸克组成，它们的本征质量分别是约2.3 MeV/c2和4.8 MeV/c2。如果我们把这三个夸克的本征质量加起来，我们得到约9.4 MeV/c2。但是，这个数字远远⼩于质⼦的实际质量，约938.3 MeV/c2。那么，剩下的928.9 MeV/c2从哪⾥来呢？它们就是QCD结合能，也就是胶⼦能量和夸克运动能量。
换句话说，质⼦的99%以上的质量都来⾃于强相互作⽤产⽣的能量。
同样地，⼀个中⼦由两个下夸克和⼀个上夸克组成，它们的本征质量加起来约11.9 MeV/c2，⽽中⼦的实际质量约939.6 MeV/c2。所以，中⼦也有99%以上的质量来⾃于QCD结合能。考虑到原⼦核主要由质⼦和中⼦组成，⽽原⼦核⼜占据了原⼦⼏乎所有的质量，我们可以说普通物质（重⼦物质）⼏乎所有的质量都来⾃于强相互作⽤产⽣的能量。
这就是QCD给我们揭示的奇妙现象：我们所熟悉的物理世界中最基本的属性之⼀——质量——其实并不是固定不变的，⽽是可以由不同形式的能量转化⽽来。这也说明了为什么核反应可以释放出如此巨⼤的能量：当原⼦核分裂或聚变时，它们会改变⾃⼰内部夸克和胶⼦之间的结构和相互作⽤⽅式，从⽽改变⾃⼰内部QCD结合能。这些结合能的变化就会转化为释放出去或吸收进来的能量。
核裂变的⼀个例⼦是铀-235的裂变。当⼀个中⼦撞击⼀个铀-235原⼦核时，它会被吸收，形成⼀个不稳定的铀-236原⼦核。这个原⼦核会⽴即分裂成两个轻原⼦核，例如钡-141和氪-92，同时释放出三个中⼦和⼤约200 MeV的能量。这些中⼦⼜可以引发其他铀-235原⼦核的裂变，形成⼀个链式反应。这就是原⼦弹和核电站中发⽣的反应。
核聚变的⼀个例⼦是氘-氚的聚变。当⼀个氘原⼦核和⼀个氚原⼦核相撞时，它们会结合成⼀个氦-4原⼦核，同时释放出⼀个中⼦和⼤约17.6 MeV的能量。
总之，量⼦⾊动⼒学揭示了物质内部最微观层⾯上的奥秘。它告诉我们，质量其实是⼀种能量形式，强相互作⽤是造成物质质量的主要来源，⽽强相互作⽤⼜可以通过核反应来改变。