沒有愛因斯坦的質能方程，就造不出原子彈嗎？

這幾天我們談論的良多經典公式、論戰、嘗試都離不開愛因斯坦，愛因斯坦簡直是科學史上最最偉大的科學家之一。而提到愛因斯坦，則不克不及忽略他的質能公式，這個被譽為宿世界十大經典公式之一的質能公式，良多人說它的副產物就是原槍彈。那么沒有質能公式，就造不出原槍彈嗎？

其本色能公式是無法造出原槍彈的，質能公式只是給原槍彈制造供給了一個理論依據。接下來我們來聊聊原槍彈的成長史。

起首，第一個不克不及忽略的人是約瑟夫·約翰·湯姆遜，他說第三任卡文迪許嘗試室本家兒任，卡文迪許嘗試室可以說是科學家的天堂，從1904年至1989年的85年間一共發生了29位諾貝爾獎得本家兒，其科研效率之驚人，當作果之豐碩，環球無雙。在鼎盛期間甚至獲譽“全宿世界二分之一的物理學發現都來自卡文迪許嘗試室。”。

而湯姆遜最大的進獻就是在1897年發現了電子，電子的發現打開通標的目的根基粒子物理學大門，而電子的發現也證實了原子并非不成朋分，電子的發現具有劃時代的意義，它申明原子并非“不成朋分”，原子必然存在內部布局，人們必將打破千百年來認為原子是構成物質的最小單位的陳舊不雅念，而去領會物質布局更深的條理。

可以說恰是湯姆遜發現了電子將經典物理學引標的目的了新物理學，從而讓科學家們起頭從宏不雅宿世界起頭轉標的目的摸索微不雅宿世界。

在此之后，原子核物理學之父，繼法拉第之后最偉大的嘗試物理學家（注重愛因斯坦是理論物理學家）盧瑟福在1910年進行了震動宿世界的α粒子散射嘗試，他經由過程α粒子為物質所散射的研究，無可回嘴的論證了原子的核模子，因而一舉把原子布局的研究引上了準確的軌道，他在這個嘗試中發現了原子并非不成變，放射性是發自原子內部的轉變。放射機能使一種原子改釀成另一種原子，而這是一般物理和化學轉變所達不到的。

盧瑟福的這一個發現為原子物理學的創立做了開創性的工作，也讓原子能的研究起頭提上了議程。

而盧瑟福的學生查德威克發現了中子，當作為了原子能研究的起點，后來，意大利物理學家費米用中子作“炮彈”轟擊鈾原子核，發現了核裂變和裂變中的鏈式反映，開創了人類操縱原子能的新時代。

1938年，德國科學家奧托哈恩以及斯特拉斯曼在經由過程中子撞擊鈾原子核嘗試中，發現鈾原子核竟然能割裂當作兩個其它元素原子核，這也是人類初次確認原子核可以割裂。1939年頭，德國化學家O.哈恩和物理化學家F.斯特拉斯曼頒發了鈾原子核裂變現象的論文。幾個禮拜內,很多國度的科學家驗證了這一發現,并進一步提出有可能締造這種裂變反映矜持進行的前提。從而讓科學家們意識到造出原槍彈的可行性。

△哈恩

也就在這個時辰，物理學家N.H.D.玻爾和他的合作者J.A.惠勒從理論上闡述了核裂變反映過程，并指出能引起這一反映的最好元素是同位素鈾235。可以說玻爾與惠勒的的研究當作果直接為原槍彈的制造供給了夯實的根本。

△愛因斯坦湯川秀樹惠勒

在玻爾與惠勒合作開辟的液滴模子中，原子核包羅了中子和質子，呈液滴狀。當另一個蛻變核中的中子發射出來擊中這個“液滴”，它就會起頭猛烈振動，并逐漸拉升當作花生狀，最終一分為二。是不是有點像原槍彈爆炸時的情景～

這個時辰，我們就要聊到了質能方程在此中起到了什么感化呢？

質能公式是1905年愛因斯坦提出的一個質能轉換方程，是在狹義相對論中提出。此中，E是能量，單元是焦耳（J）。M是質量，單元是千克（Kg）。C是真空中光速(m/s)，c=299792458m/s

按照狹義相對論,質量隨速度增添而增添,我們知道動能也隨速度增添而增添,那么質量不也恰是隨動能增添而增添么?為了知足狹義相對論的兩條道理（相對性道理和光速不變道理）,可以推算出所增添的質量乘以光速的平樸直好等于物體的動能,即ΔE＝Δm*c^2.進而把結論推廣為E＝m*c^2.經由過程質能方程可以計較正物質與反物質的湮滅能量，好比一個正電子質量m,反電子質量必然也為m，正反電子相遇后湮滅,發生的能量為2m*c^2,即2m的質量全數轉化為了能量。

可以說，愛因斯坦提出質能方程其實和原子能并沒有什么關系，他提出質能方程是為了成立物理學中關于質量和能量聯系，好詮釋他的狹義相對論，因為在經典物理學里，質量和能量是兩個不搭邊的概念，也沒有公式可以或許將它們聯系起來。

比及發現鈾原子核裂變，已經是34年之后的工作了。其本色能方程只是為原槍彈的制造供給了一個理論撐持。因為質能方程只是一個描述性的公式，來詮釋核反映中巨額能量和質量吃虧的由來，尤其是哈恩頒發了鈾原子核裂變現象的論文，加倍證實了愛因斯坦公式的準確性。

也就是說，愛因斯坦的質能方程為原槍彈制造的可能性供給了一個理論根本，質能方程可以反映核裂變或聚變反映華夏子核內部發生質量吃虧產改變的核能。也就是說經由過程核裂變或者核聚變可以發生如斯大的威力。

就像我們說的，核裂變的發現其實不關質能方程的事，固然沒有合適的理論詮釋也沒用合適的理論指導，可是哈恩在用慢中子轟擊鈾核的嘗試中仍是發現了原子核的裂變現象，并放出新的中子。

可是后來科學家從愛因斯坦的質能方程中找到了理論依據，就是為什么原槍彈會有這么大的威力，從而鞭策了原槍彈研究的歷程。

因為質能方程涉及到了質量吃虧，按照質能方程的涵義，反映后粒子的靜質量要削減，即反映后質量要有所吃虧，而質量吃虧就意味著能量的吃虧，吃虧的能量就是原子能。所以科學家就按照質能方程來計較原槍彈事實會具有多大的威力，那么這樣也好打動當局抓緊研制原槍彈。好比已知已知鈾核、鋇和氪和中子的質量別離是235.0439u，140.9139u，91.8973u和1.0087u。核反映方程為：92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n由質能方程得放出的能量為92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n，釋放的核能為：3.2×10-11J．

大師可以估一下這威力是幾多！費曼就曾經說過：在原槍彈爆炸中，若是其能量半斤八兩于2萬噸tnt火藥，就可以找到爆炸后的塵埃比反映材料輕1g。

所以質能方程只是詮釋了原槍彈為什么會有這么大的威力，并不克不及造原槍彈！

事實上，即使沒有質能方程，在哈恩發現了核裂變今后，大師已經知道了核裂變的威力，固然沒有理論依據，依然可以制造原槍彈。

原槍彈的理論、方式、材料、手藝工藝這些，其實和質能方程并沒有本色性的聯系關系。當然，愛因斯坦曾致信羅斯福總統加速核兵器的研制也起到了鞭策感化！

△愛因斯坦的致信

原槍彈的制造是由奧本海默來負責的。（可是我不克不及確定在制造過程中有沒有利用質能方程來節制好原槍彈變量，好比我們造的核能威力要達到幾多，那么經由過程質能方程計較，此中鈾核、鋇和氪和中子的質量就可以得出）

奧本海默是一個恃才傲物的人，當初想進卡文迪許，成果被盧瑟福拒絕，可是被湯姆遜給留了下來，可是因為和導師不和，居然想要毒殺導師，好在被導師發現了。他曾經良多次在別人頒發演講時打斷他的演講，上臺拿起粉筆，去指出他們的缺陷，連他的教員都不克不及避免。

后來，他來到美國，那時英國、德國、蘇聯都在研制原槍彈，奧本海默提出調集一流科學家來研發原槍彈，這就是聞名的“曼哈頓”打算。可以說有史以來從來沒有哪一個項目研究匯聚來這么多頂尖的超一流科學家，包羅“氫彈之父”愛德華·泰勒、聞名的科學家費米、費曼、計較機支付馮·諾依曼還有中子的發現者查德威克、物理皇后吳健雄等。這些都是在物理史上都無法或缺的具有主要地位的科學家。可以說原槍彈的降生是調集了全宿世界最超一流科學家的聰明所降生的當作果，曼哈頓打算總共有跨越4000名科學家介入。所以您大白為什么是美國最先研制出原槍彈了吧！

可是奧本海默的后半生是苦楚的，他看到了廣島原槍彈爆炸的威力，想要否決氫彈的研發、經由過程結合國實現原子能的和平研發，成果被美國誣陷，被指控為與共產黨人合作，偏護蘇聯間諜，否決制造氫彈等。

△奧本海默與愛因斯坦

所以，看完了原槍彈降生的這一系列過程，您會發現原槍彈的降生其實是一個水到渠當作的工作，從湯姆遜發現電子引領大師領會物質布局更深的條理起頭，其實原槍彈就已經在襁褓里，慢慢發育了。

質能方程只是給原槍彈供給了一個理論依據，告訴大師原槍彈為什么威力會這么大。它并不是制造原槍彈的理論根本，也沒用給原槍彈的研發供給任何直接的理論指導。

可是我們并不克不及否認質能方程的偉大，質能方程精確地描述質量和能量的關系，這為波動力學和德布羅意波的降生奠基了根本。揭示了靜止的物體也具有能量，意味著，宇宙中任何兩個物體間都可以或許依靠能量聯系在一路。其次就是證實了質量可以或許純真地轉化為能量，這也是原槍彈為什么會具有如斯大威力的理論依據，最后就是能量可以或許發生質量，這似乎為宇宙的降生供給了理論依據。