原子彈的製造和相對論有多大的聯繫?

段寶君

愛因斯坦相對論的質能方程是原子彈核裂變能量的理論來源

核武器主要利用的重核裂變和輕核聚變,原子彈的主要原理是重核裂變,當一個鈾核在中子的轟擊後,會裂變成兩個中等質量的核,核裂變平均再釋放出兩三個中子,這些種子繼續引發核裂變,就是所謂的鏈式反應

核裂變隨之釋放出巨大的能量,這個能量就來自於愛因斯坦狹義相對論中的質能方程

核裂變產生了質量虧損,損失的質量必然以能量的方式釋放出來。

原子彈的製造,是隨著原子核物理研究的進展,在1939年,哈恩等發現了重核裂變,美國資助費米等在芝加哥大學研製出鏈式熱中子反應堆,奧本海默帶領下的曼哈頓計劃,利用鈾裂變鏈式反應研製出了原子彈。

愛因斯坦在原子彈製造中的推動作用

1939年,愛因斯坦瞭解到德國已經啟動原子彈的研究計劃,如果德國納粹擁有原子彈,將對世界和平帶來極大的隱患,愛因斯坦立即致信美國總統羅斯福,詳細描述原子武器的巨大威力及影響,最終美國啟動了曼哈頓計劃,投入大量人力物力,費米等研製出鏈式熱中子反應堆,奧本海默等利用鈾裂變鏈式反應研製出了原子彈,並在日本廣島長崎上空使用,造成數十萬人傷亡,對整個二戰結果造成了巨大的影響。而德國在海森堡等人的錯誤理論和技術路線下,反而停滯了原子彈的研發,最後也沒有成功研製。

愛因斯坦在得知廣島長崎的爆炸效果後,改變了對核武器的態度,作為一名和平主義者,他認為原子武器只能用來阻止侵略和避免戰爭的發生,而不是用來製造恐怖,脅迫其他國家,對核武器的發展充滿了憂慮。

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量子實驗室

在理論指導上,相對論對原子彈的設計有指導作用,但在製造上則關係不大。

原子的分裂現象是30年代德國人首先發現的,而且注意到原子分裂時的能量釋放現象,但這只是現象觀測,而不是理論上的清晰解釋,如果在理論上沒有清晰明瞭的解釋的話,就難以吸引全球頂尖科學家進入原子能界進行進一步研究,而沒有龐大的科學家群體的背書,美國或者其他實力國家就不敢於投下巨大人力物力去實際研究原子彈,畢竟任何政府不可能在沒有清晰的理論指導下,就貿然去進行這類國家級的工程。

以美國強大的國力,也是舉國之力,聘請最頂尖的科學家參與研製,花了4年時間才研製成功的,如果在理論上是盲目的,我估計美國政府不會在戰爭最要緊的時候,居然冒險花費這麼巨大的人力物力去研究原子彈。

而相對論理論體系中的質能方程(E=mC²)很清晰的指明瞭為何原子分裂或者聚變時會釋放出巨大的能量,為原子彈提供了可靠的理論基礎,從而確保原子彈是具備極大的成功的可能的。

這個方面是有反例的,比如50年代阿根廷政府比較獨裁,當時領導人聽信一個德國騙子科學家進行所謂低溫核聚變實驗,結果導致數億美金的經濟損失(對於50年代的阿根廷這屬於巨資),鬧出國際笑話。

所以,如果沒有相對論中關於質能方程的清晰指導與理論背書,原子彈的研製就可能導致政府投入規模少,頂尖人才不願加入的局面,從而也可能導致原子彈研發失敗。

至於原子彈的原理之類的文字,網上汗牛充棟,就不在此贅述了。


楚楚夫

宇宙的運轉,萬物的運動,物質的組合都需要有個能量支撐。沒有能量,一切都不可持續。是什麼在推動宇宙的運轉呢?宇宙是怎樣一種能量機制?

宇宙物質在空間裡以慣性狀態存在,所有的物質都是慣性運動,物質的相互作用只有慣性碰撞相互作用,物質的運動表現只是碰撞效應的體現,因此能量是物質慣性碰撞效應的度量。

傳統的能量概念,能量是物理系統做功本領的度量。能量與做功聯繫起來,這隻適用於宏觀,對於微觀領域這樣的表述就不恰當了。

宇宙中的一切能量表現形式,都是碰撞效應的體現。宏觀上的機械能,動能,勢能,風能,水能等,表現為宏觀物體的碰撞效應。在微觀世界,光能是光子的碰撞效應的體現。電能是電子運動碰撞形成的光子釋放以及物體向能運動的表現。化學能是原子之間的碰撞形成的一系列現象。核能是原子核之間的碰撞,裂變,以及光子釋放等一系列的碰撞效應。熱能溫度等也是物質的碰撞和光子的釋放以及光子環境密度反應的一系列效應。

能量是物質的碰撞效應,物質碰撞是主體,能量是主體的表現。物質是第一性,能量是第二性,第一性決定第二性,沒有第一性就沒有第二性。

現代物理的質能轉換有明顯的概念錯誤,質量與能量是兩個不同的概念,表達兩層不同的意思。一個是實體,一個是表現,表現是要求實體發生了行為之後才有的表現,質量轉換也只能是質量分散上的轉換,不是轉換成非物質的東西?相對論中的質能轉換,物質質量的虧損轉化成了能量的釋放,這質量與能量真的可以互相轉換嗎?

對於核能和內能的問題,我們必須從能量球理論的角度來解釋。原子核是由中子(質子)組成的,中子(質子)是由電子(能量球)組成的,(宇宙萬物都是由能量球組成)也就是說原子核由單一的電子組成。電子能量球不停地吸收光子,又不停地發射光子,且球內存有大量的作慣性碰撞運動的光子。當物體之間發生高速碰撞時,物體內部大量的能量球互相擠壓,瞬間擠出大量光子,形成對環境所有物質的衝擊。還有在物體碰撞中,大量原子核被碰裂,眾多核裂塊連同中子,電子,光子一起形成對環境的強大沖擊波,對環境造成極大破壞。這和隕石轟炸地球是一個道理,都是種碰撞效應。

物質的內能實質是組成物體的能量球內的作光速慣性碰撞運動的光子在碰撞擠壓中被瞬間釋放,形成對環境的一種碰撞效應。質量根本就沒有轉化成能量,物質是不滅的,質量是守恆的。能量是物質慣性碰撞效應的度量。

能量球是種動力裝置,動力裝置的各種組合物構成了宇宙萬物,裝置組合物的運動形成了宇宙的規律運行和有機循環。能量球動力裝置不停地吸收光子,又不停地發射光子,獲得噴射反作用力,而實現運動。光子在能量球內作完全彈性的往復慣性碰撞運動,在噴射時使能量球獲得了一個反作用力。是光子推動了能量球的運動,也就推動了宇宙萬物的運動,光子的動能是宇宙能量的支撐。

光子大量存在於宇宙空間,原子核,中子,質子,電子都在輻射光子,地球是原子的聚集體,則整個地球都在輻射光子。光子在空間裡,在星球內,在原子間,在粒子中,在能量球內大量存在,光子無處不在。所有的星體星系都在輻射,輻射的光子遍佈宇宙空間。宇宙是光的宇宙,光子在宇宙中佔絕對質量和起絕對作用。所謂的暗物質,暗能量,背景輻射等,其實都是光子。光子是宇宙基本的物質單位和能量單位,是光子推動了整個宇宙的運轉。

光子是完全彈性的實球體,在空間裡作光速慣性碰撞運動。光子與光子的碰撞,光子與能量球的碰撞,光子與各種物體的碰撞,基本不損耗動能,所以光速比較恆定。正因為光子的完全彈性和不耗能量,才成為宇宙的能量單位和能量支柱。

光子每秒30萬公里的速度確實驚人,任何星體的運行速度與光速相比,猶如靜止。光子的速度如此之高是宇宙能量循環的結果。

光速也就是光子的相對速度,光子作為一種粒子其速度也是多樣的,光子組建能量球就基本失去了動能,光子在碰撞中做了功也會降低速度,光子在碰撞中被做功就會增加速度,不同的星體由於其中心壓力的不同,能級的不同,對動能提升的不同其發射的光子速度也不一樣。

動能是可損失和可提升的,星體中心的巨大壓力使光子被做動而得到能量的提升。光速的形成是宇宙能量循環和能量提升的結果。

總之宇宙能量有個循環機制,光子是宇宙基本物質單位和能量單位,光子是宇宙能量的核心。


布魯諾二

先看化學反應能。當兩個以上原子組合成分子時,各原子的電子雲合攏在一起籠罩著兩個原子核,分子的能量總是低於它所包含的各原子的能量之和,其外圍電子重新組合的過程釋放出的能量,叫化學結合能。


▲兩個半球形鈾塊合併,可達到臨界質量。

再對比原子核能。原子能起源於核子間的結合力,她能克服質子間的靜電斥力,把核子聚集在一起。質子與中子組合成原子核時,也會釋放能量,叫核結合能。原子核的能量或質量總是低於所有核子的能量或質量之和。我們可以就這個質量虧損,利用E=mc²計算核結合能。


▲氫彈裡的原子彈是一個超級引信。

原子彈製造的理論計算,只與質能守恆公式有點關係,可以說與相對論幾乎沒什麼關係。


原道童子

首先可以肯定是相對論為原子彈提供了理論支持。通過質能方程我們知道了質量也是一種能量的表象,質量的虧損可以釋放大量能量,而後又發現了鏈式反應,使核武器的製造提供了依據和可能性。但是如果沒有相對論就沒有原子彈嗎?我覺得這個不一定,科學的進程有兩種,一是先有實驗現象而後有科學理論,比如我們一直在利用引力,而引力至今是個問題。而是先有理論,而後預言未知事物,比如引力波,希格斯波色子。我認為如果沒有相對論,人類也可以在實驗中誤打誤撞知道重核衰變伴隨著質量虧損和能量釋放,但是這就不一定是什麼時候了,也許10年或100年。但是相對論的提出則大大提前了原子彈的誕生。


大嘴猴82927177

狹義相對論的一個推論就是著名的質能方程。

原子彈的原理就是上面這個質能方程,它表示了質量和能量兩者之間的關係,c表示的是光速,因為光速本身的數值是很大的,它的平方就更大了,所以可見隱藏在小小的質量裡的能量有多大。

但實際上原子彈的發明跟相對論本身的關係並不大,質能方程只是狹義相對論的一個小小的推論,它讓我們知道了原子彈的原理,但原子彈的發明還要歸功於一系列的實驗發現和眾多科學家的努力,也跟二戰時的特殊時期有關。

跟原子彈有關的實驗發現有:鈾的發現、天然放射現象、中子的發現、用中子轟擊鈾-235產生裂變、鏈式反應等等。

但以上都是理論,原子彈的實現主要還是一個工程問題,有興趣者可以瞭解一下曼哈頓計劃。


費曼學習法

愛因斯坦提出相對論。並推導出質能方程。即,E=mc²。從而為原子彈的製造奠定了理論基礎。正是有了這個理論基礎,一些迷戀權利的統治者企圖利用原子彈的巨大破壞力徹底擊敗敵人。於是組織一些優秀的工程師和科學家,不斷研究。終於第一顆原子彈在美國研製完成。並於1945年在日本引爆。自此,全世界相信和懷疑原子彈的人的無不驚魂未定。這從自然手中解放出來的力量,徹底將人類驚呆了。就連愛因斯坦本人都難以置信它巨大的破壞力。


雲水映飛鳥

愛因斯坦的E=MC2碰到了核裂變和核聚變不過是誤打誤撞,瞎貓子碰到死耗子而已,實際上恰恰相反,宇宙中的任何恆星(比如太陽)在熱核反應釋放出能量後,質量並不是像愛氏的E=MC2所說的那樣因質量虧損而減少了,而是增大了,大質量的恆星變為黑洞後,質量更是恐怖增長!


孤猴78345271

關係就只是“核過程中會放出能量,只要靜止質量發生了變化”。其它沒關係。當然約里奧.居里是實測了“鈾裂變”所放出來的能量的,又測量了“裂變核反應釋放出來的中子大於兩個”,科學家立即就可以想到採用“鏈式裂變反應”來大規模釋放“裂變能”。總之,當時的理論不多,實驗卻很多。


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