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爱因斯坦是如何知道原子核内含有巨大能量的?

时间:2019-07-30 23:12:26

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爱因斯坦是如何知道原子核内含有巨大能量的?

引言:有些不了解历史的朋友会认为美国的原子弹是在爱因斯坦的指导下完成的,但实际上并非如此。美国直到1945年才完成了第一次原子弹试爆,那时候的爱因斯坦已经是垂暮老人了,两者并不存在关系。那么他又是如何知道原子核中含有巨大能量呢?

网络上流传着一张看起来十分有趣的图片,图片中爱因斯坦骑着单车,而他的背后正是人群在观看核武器的试爆。第一眼看这张图,除了让人认为爱因斯坦是一个十分有趣的人之外,还会让人潜意识就认为爱因斯坦指导了核武器的研发。然而一切并非想象中的那样,该图片是用电脑合成的,爱因斯坦从来没有出现在任何一个核武器试验的现场,而且他也和核武器没有存在密切的联系。说到这可能很多人就会有疑问了,既然这样那他是怎么知道原子核中有巨大能量的呢?

在爱因斯坦生前提出的所有科学理论中,有一个方程是广为人知的,它就是质能方程。据了解爱因斯坦最早在1905年就提出了质能方程,但他并非凭空想象出来的,而是根据洛伦兹变化推导出来的。从表面上看质能方程比大多数的物理方程、数学方程都要简单,但是它背后所揭示的规律是非常重要的。质能方程表明了质量和能量之间是可以相互转换的,那就是足够小的质量亏损在光速平方条件下就能够产生巨大的能量。

而第一次进行原子核试验的科学家是德国的哈恩与斯特拉斯曼,他们于1939年在实验室利用慢中子轰击了铀核,从而发现了原来原子核能够发生裂变反应,从此人类研发核武器的理论基础就诞生了。直到1945年,美国成功地试爆了世界上第一颗核弹,从此世界和平又增添了一大不稳定因素。从以上发生的历史事件来看,爱因斯坦与核武器的研发并不存在关系,但是后来的核武器原理能够用质能方程来解释。

说到这估计很多人都想知道,为什么核反应能够产生这么大的威力呢?我们还是得从质能方程中找到答案。质能方程向我们建造出了一个数学模型,那就是一定量的质量亏损在速度平方的作用下就能够转化为能量,而这里面的质量亏损就是原子在发生裂变反应的时候产生的。根据其他公式的计算,一千克的质量亏损能够产生1吨TNT炸药的威力,由此可见核裂变反应释放出来的能量是多么可怕。

实际上核武器的工作原理就是内部的核原料发生了核裂变反应,而核裂变反应的实质则是原子的相互轰击。如果单靠一个原子的轰击是无法引起整个反应的,那么核聚变反应是如何进行的呢?科学家通过研究发现,原子核在发生核裂变反应的时候存在链式反应的现象,也就是说一个原子轰击完这个原子,这个原子分裂为两个原子继续去轰击下两个原子,以此类推下去。

而且核裂变反应的速度非常快,以至于在短时间内就有大量的核反应出现,从而产生大量的能量。除此之外科学家表示,爱因斯坦的质能方程不仅适合解释微观世界的原子反应,还可以用来解释宏观世界的现象。

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