没有爱因斯坦的质能方程，就造不出原子弹吗？

这几天我们谈论的良多经典公式、论战、尝试都离不开爱因斯坦，爱因斯坦简直是科学史上最最伟大的科学家之一。而提到爱因斯坦，则不克不及忽略他的质能公式，这个被誉为宿世界十大经典公式之一的质能公式，良多人说它的副产物就是原枪弹。那么没有质能公式，就造不出原枪弹吗？

其本色能公式是无法造出原枪弹的，质能公式只是给原枪弹制造供给了一个理论依据。接下来我们来聊聊原枪弹的成长史。

起首，第一个不克不及忽略的人是约瑟夫·约翰·汤姆逊，他说第三任卡文迪许尝试室本家儿任，卡文迪许尝试室可以说是科学家的天堂，从1904年至1989年的85年间一共发生了29位诺贝尔奖得本家儿，其科研效率之惊人，当作果之丰硕，环球无双。在鼎盛期间甚至获誉“全宿世界二分之一的物理学发现都来自卡文迪许尝试室。”。

而汤姆逊最大的进献就是在1897年发现了电子，电子的发现打开通标的目的根基粒子物理学大门，而电子的发现也证实了原子并非不成朋分，电子的发现具有划时代的意义，它申明原子并非“不成朋分”，原子必然存在内部布局，人们必将打破千百年来认为原子是构成物质的最小单位的陈旧不雅念，而去领会物质布局更深的条理。

可以说恰是汤姆逊发现了电子将经典物理学引标的目的了新物理学，从而让科学家们起头从宏不雅宿世界起头转标的目的摸索微不雅宿世界。

在此之后，原子核物理学之父，继法拉第之后最伟大的尝试物理学家（注重爱因斯坦是理论物理学家）卢瑟福在1910年进行了震动宿世界的α粒子散射尝试，他经由过程α粒子为物质所散射的研究，无可回嘴的论证了原子的核模子，因而一举把原子布局的研究引上了准确的轨道，他在这个尝试中发现了原子并非不成变，放射性是发自原子内部的转变。放射机能使一种原子改酿成另一种原子，而这是一般物理和化学转变所达不到的。

卢瑟福的这一个发现为原子物理学的创立做了开创性的工作，也让原子能的研究起头提上了议程。

而卢瑟福的学生查德威克发现了中子，当作为了原子能研究的起点，后来，意大利物理学家费米用中子作“炮弹”轰击铀原子核，发现了核裂变和裂变中的链式反映，开创了人类操纵原子能的新时代。

1938年，德国科学家奥托哈恩以及斯特拉斯曼在经由过程中子撞击铀原子核尝试中，发现铀原子核竟然能割裂当作两个其它元素原子核，这也是人类初次确认原子核可以割裂。1939年头，德国化学家O.哈恩和物理化学家F.斯特拉斯曼颁发了铀原子核裂变现象的论文。几个礼拜内,很多国度的科学家验证了这一发现,并进一步提出有可能缔造这种裂变反映矜持进行的前提。从而让科学家们意识到造出原枪弹的可行性。

△哈恩

也就在这个时辰，物理学家N.H.D.玻尔和他的合作者J.A.惠勒从理论上阐述了核裂变反映过程，并指出能引起这一反映的最好元素是同位素铀235。可以说玻尔与惠勒的的研究当作果直接为原枪弹的制造供给了夯实的根本。

△爱因斯坦汤川秀树惠勒

在玻尔与惠勒合作开辟的液滴模子中，原子核包罗了中子和质子，呈液滴状。当另一个蜕变核中的中子发射出来击中这个“液滴”，它就会起头猛烈振动，并逐渐拉升当作花生状，最终一分为二。是不是有点像原枪弹爆炸时的情景～

这个时辰，我们就要聊到了质能方程在此中起到了什么感化呢？

质能公式是1905年爱因斯坦提出的一个质能转换方程，是在狭义相对论中提出。此中，E是能量，单元是焦耳（J）。M是质量，单元是千克（Kg）。C是真空中光速(m/s)，c=299792458m/s

按照狭义相对论,质量随速度增添而增添,我们知道动能也随速度增添而增添,那么质量不也恰是随动能增添而增添么?为了知足狭义相对论的两条道理（相对性道理和光速不变道理）,可以推算出所增添的质量乘以光速的平朴直好等于物体的动能,即ΔE＝Δm*c^2.进而把结论推广为E＝m*c^2.经由过程质能方程可以计较正物质与反物质的湮灭能量，好比一个正电子质量m,反电子质量必然也为m，正反电子相遇后湮灭,发生的能量为2m*c^2,即2m的质量全数转化为了能量。

可以说，爱因斯坦提出质能方程其实和原子能并没有什么关系，他提出质能方程是为了成立物理学中关于质量和能量联系，好诠释他的狭义相对论，因为在经典物理学里，质量和能量是两个不搭边的概念，也没有公式可以或许将它们联系起来。

比及发现铀原子核裂变，已经是34年之后的工作了。其本色能方程只是为原枪弹的制造供给了一个理论撑持。因为质能方程只是一个描述性的公式，来诠释核反映中巨额能量和质量吃亏的由来，尤其是哈恩颁发了铀原子核裂变现象的论文，加倍证实了爱因斯坦公式的准确性。

也就是说，爱因斯坦的质能方程为原枪弹制造的可能性供给了一个理论根本，质能方程可以反映核裂变或聚变反映华夏子核内部发生质量吃亏产改变的核能。也就是说经由过程核裂变或者核聚变可以发生如斯大的威力。

就像我们说的，核裂变的发现其实不关质能方程的事，固然没有合适的理论诠释也没用合适的理论指导，可是哈恩在用慢中子轰击铀核的尝试中仍是发现了原子核的裂变现象，并放出新的中子。

可是后来科学家从爱因斯坦的质能方程中找到了理论依据，就是为什么原枪弹会有这么大的威力，从而鞭策了原枪弹研究的历程。

因为质能方程涉及到了质量吃亏，按照质能方程的涵义，反映后粒子的静质量要削减，即反映后质量要有所吃亏，而质量吃亏就意味着能量的吃亏，吃亏的能量就是原子能。所以科学家就按照质能方程来计较原枪弹事实会具有多大的威力，那么这样也好打动当局抓紧研制原枪弹。好比已知已知铀核、钡和氪和中子的质量别离是235.0439u，140.9139u，91.8973u和1.0087u。核反映方程为：92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n由质能方程得放出的能量为92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n，释放的核能为：3.2×10-11J．

大师可以估一下这威力是几多！费曼就曾经说过：在原枪弹爆炸中，若是其能量半斤八两于2万吨tnt火药，就可以找到爆炸后的尘埃比反映材料轻1g。

所以质能方程只是诠释了原枪弹为什么会有这么大的威力，并不克不及造原枪弹！

事实上，即使没有质能方程，在哈恩发现了核裂变今后，大师已经知道了核裂变的威力，固然没有理论依据，依然可以制造原枪弹。

原枪弹的理论、方式、材料、手艺工艺这些，其实和质能方程并没有本色性的联系关系。当然，爱因斯坦曾致信罗斯福总统加速核兵器的研制也起到了鞭策感化！

△爱因斯坦的致信

原枪弹的制造是由奥本海默来负责的。（可是我不克不及确定在制造过程中有没有利用质能方程来节制好原枪弹变量，好比我们造的核能威力要达到几多，那么经由过程质能方程计较，此中铀核、钡和氪和中子的质量就可以得出）

奥本海默是一个恃才傲物的人，当初想进卡文迪许，成果被卢瑟福拒绝，可是被汤姆逊给留了下来，可是因为和导师不和，居然想要毒杀导师，好在被导师发现了。他曾经良多次在别人颁发演讲时打断他的演讲，上台拿起粉笔，去指出他们的缺陷，连他的教员都不克不及避免。

后来，他来到美国，那时英国、德国、苏联都在研制原枪弹，奥本海默提出调集一流科学家来研发原枪弹，这就是闻名的“曼哈顿”打算。可以说有史以来从来没有哪一个项目研究汇聚来这么多顶尖的超一流科学家，包罗“氢弹之父”爱德华·泰勒、闻名的科学家费米、费曼、计较机支付冯·诺依曼还有中子的发现者查德威克、物理皇后吴健雄等。这些都是在物理史上都无法或缺的具有主要地位的科学家。可以说原枪弹的降生是调集了全宿世界最超一流科学家的聪明所降生的当作果，曼哈顿打算总共有跨越4000名科学家介入。所以您大白为什么是美国最先研制出原枪弹了吧！

可是奥本海默的后半生是苦楚的，他看到了广岛原枪弹爆炸的威力，想要否决氢弹的研发、经由过程结合国实现原子能的和平研发，成果被美国诬陷，被指控为与共产党人合作，偏护苏联间谍，否决制造氢弹等。

△奥本海默与爱因斯坦

所以，看完了原枪弹降生的这一系列过程，您会发现原枪弹的降生其实是一个水到渠当作的工作，从汤姆逊发现电子引领大师领会物质布局更深的条理起头，其实原枪弹就已经在襁褓里，慢慢发育了。

质能方程只是给原枪弹供给了一个理论依据，告诉大师原枪弹为什么威力会这么大。它并不是制造原枪弹的理论根本，也没用给原枪弹的研发供给任何直接的理论指导。

可是我们并不克不及否认质能方程的伟大，质能方程精确地描述质量和能量的关系，这为波动力学和德布罗意波的降生奠基了根本。揭示了静止的物体也具有能量，意味着，宇宙中任何两个物体间都可以或许依靠能量联系在一路。其次就是证实了质量可以或许纯真地转化为能量，这也是原枪弹为什么会具有如斯大威力的理论依据，最后就是能量可以或许发生质量，这似乎为宇宙的降生供给了理论依据。