原子弹真的是用爱因斯坦的理论造的?如果你还这么认为,那就错了

爱因斯坦并没有提出任何关于原子弹的原理,甚至他也不知道咋制造原子弹。关于“爱因斯坦提出了原子弹的原理”等故事其实都是谣言。你可能要是要说质能方程了,其实质能方程和原子弹制造原理并没有任何关系,我们可以打个比方,它们之间的关系就好比:

你原来100斤,现在150斤,然后你知道150斤大于100斤,于是你就下结论:你变胖的原理是因为150斤大于100斤。

所以,这其实出现了因果倒置,把“结果”硬说成是“原因”。

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原子弹的原理

实际上,原子弹的原理并非是质能方程,而是核裂变。那到底什么是核裂变呢?

我们都知道,原子是由原子核和电子构成的,而原子核又是由质子和中子构成的,

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那其实就存在一个问题,质子和中子为什么会被束缚在一起,而不是散开的呢?(很能很多人还会认为是有一层壳包裹着,事实上并没有。)

说白了,一定是存在一种力把它们束缚在一起,这种力被我们叫做核力,其实是强相互作用力中的一种,依靠介子来传递。

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这就出现一个问题,如果原子核内的质子和中子的总数比较少,那其实还好。但是如果质子和中子的总数特别多,其实原子核就会变得特别不稳定,说白了就是核力有点hold不住了,就是有很容易裂开,也就是核裂变。

科学家发现,以铁为分界,铁是最稳定的原子核,原子序数在铁之前的元素原子核比较容易核聚变,而原子序数在铁之后的元素原子核都比较容易发生核裂变。

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原子弹其实利用的就是原子序数比较大的元素原子核容易发生核裂变的原理制造的。具体来说是这样的,一般使用铀或者钚,然后用中子轰击它们,让它们裂变成原子序数小的元素原子核。

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而铀原子核被轰击之后,就会产生一些中子,这些中子还可以继续去轰击其他的原子核,这样反应就可以源源不断地进行下去,直到铀原子核都发生了核裂变。这个过程我们也叫做链式反应。以上这些就是原子弹的原理。

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原子弹的核裂变原理是1938年才由科学家莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、奥托·罗伯特·弗里施等人提出来的;而这个原理其实要基于原子核的结构。至于原子核内部有中子和质子的发现,首先是在1918年,卢瑟福先做实验找到质子,然后到了1932年才由查德威克通过a粒子轰击找到了中子,科学家才知道的。

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而爱因斯坦的质能方程是1905年,当时的科学家连原子核内都有什么都搞不清楚,你如何指望爱因斯坦知道原子弹的原理?

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质能方程

可能你要问了,那原子弹的原理是核裂变,那么多的能量咋来的?

如果我们可以对原子弹反应前后的质量称一下重,就会发现反应前后质量减少了。一个U235发生核裂变,需要吸收1个中子,裂变成两个原子序数小的原子核,同时还会是释放出2个中子,伴随着大量的伽马射线。

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而反应产生的大量的能量其实就是缺失的这部分质量。根据爱因斯坦的质能等价,质量里还有能量,能量还有质量。反应前后质量减少,它其实就是这些能量以就伽马射线的形式跑了。如果,我们把原子弹放在一个封闭的系统(这里指的是不合外界有任何能量交换的系统),如果能有个理想的秤来称量,那其实反应前后质量并不会变。之所以上文说到质量发生变化,是因为扔原子弹的地方是一个开放的系统,那部分质量跑掉了而已。所以,根本不是质量转化为了能量,而是质量和能量压根就是一个东西的两个面,就看你如何测量它。当你测到它的质量,那就可以通过E=mc^2,推导出这部分质量里有多少能量。

不过,当时连反应前后质量亏损有多少也没办法直接得到,这要等到之后的粒子物理学标准模型建成后,我们才知道,而那个时候爱因斯坦已经去世了。所以,爱因斯坦即使有了质能方程,也会因为不知道亏损质量,而算不出原子弹的威力。

所有,我们不难发现,即使放到现在,质能方程也只解决了一个问题,那就是“原子弹的威力为什么这么大?”,而不是“原子弹的原理”。

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真实的历史

事实上,历史上真实的爱因斯坦和原子弹就只有2次交集,第一次就是在提倡制造原子弹的倡议书上签字,第二次是原子弹投到日本本土后,巨大的威力让爱因斯坦很震惊,于是他写信给美国总统,让他不要再制造原子弹了。(实际上,爱因斯坦一生都是和平主义者,为此他还逃了兵役,换了国籍。)

其次,制造原子弹的其实是一帮核物理学家,说白了就是要对量子力学门儿清,领队的是奥本海默,他曾是量子力学哥本哈根学派的领袖波尔的徒弟。

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而研究原子弹的三巨头,最主力的是费米(李政道的导师),是量子力学的专家,同时也是顶级的实验科学家;

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一个是惠勒,同样是量子力学的专家,著名的科学家费曼就是他的学生;

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最后一个是泰勒(杨振宁的博士导师),不过传闻他其实一直都在研究氢弹,而并没有很好地投入到原子弹的研发当中。

而我们要知道的是爱因斯坦一生都在试图证明量子力学的不完备性,他其实并不认为量子力学是一个合格的理论,而且爱因斯坦是一个理论物理学家,几乎不碰物理实验(当然,他思想实验到底做了很多)。所以,爱因斯坦并不适合去做原子弹,也没有能力做,更重要的是他也不屑于去做。

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所以,爱因斯坦并不能实现预知原子弹的原理,也不知道它的威力有多大

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