发现质能方程式是制造原子弹的必然条件吗?

llsj1990


如果你真的看不出来质能方程与核裂变有什么关系,那你可能就是没有理解质能方程的真正意义,或者没有亲身经历实验,所有实验的前提条件是要有理论作为支撑,核裂变或者核聚变的实现也不例外,自从爱因斯坦发现质量与能量的关系后,人类对能源的利用又迈出了一大步,你之所以不相信质能方程是核裂变的理论前提,我认为主要有以下几个原因,


1.第一个是方程中的质量与能量的变化太过微小,比如1千克水由0摄氏度被加热到100摄氏度时,吸收的能量为4.18×10^5焦耳,通过质能方程算出来的质量只比原来增加了4.6×10^-12千克,变化很微小,因此很难发现质能方程的表现,但是研究核反应却可以验证质能方程的正确性,这就是第二个方面,即需要通过做实验来证明;


2.1932年英国物理学家克饶夫和爱尔兰物理学家瓦尔顿利用质子加速器进行人工核蜕变时,用质子束去轰击云室内的锂靶,然后产生了两个氦原子,这一实验的基本原理就是测量实验后两个氦原子的总动能,然后利用质能方程计算出他们增加的质量,这是理论值,之后用质谱仪测量出核反应后增加的质量,其中实验后两个氦原子增加的总质量的理论值为0.01855u,u为原子质量单位,增加的测量值为0.01864u,可以看到理论值与实验值是相符合的,相对误差不超过0.5%,在这里只说实验结果,有兴趣的可以去查阅资料。


3.那么到这里质能方程的意义就很明确了,即如果有一个原子变成另一个原子时质量发生了亏损,那么它就会释放出一定的能量,以铀235原子为例,在热中子的轰击下,一个铀235裂变成两个新的原子和两个中子,生成物总质量比铀235减少了0.22u,那么由质能方程可知,一个铀235裂变释放的能量为3.3×10^-11焦耳,当然这个能量很小,但是一克铀235中就含有2.56×10^21次方个铀原子,所以释放的能量就显而易见了,同时释放的中子又去轰击其他铀原子,这便是核裂变。

通过整个过程可以看出,如果没有质能方程作为理论支撑,谁知道原子中蕴含着这种巨大的能量?谁又会去做实验来验证?


零维立方体


1902年居里夫妇发现镭的放射性现象,更早的1896年有人发现了铀的放射性衰变,而爱因斯坦是在1905年创立狭义相对论。狭义相对论之质能方程从理论上解释清楚了放射性衰变产生能量的原理。

即使没有狭义相对论,人们也可以利用放射性衰变发明原子弹。正如霍金所言:将原子弹爆炸归罪于爱因斯坦相对论,如同将飞机失事归罪于牛顿力学一样。


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