原子彈真的是用愛因斯坦的理論造的?如果你還這麼認為,那就錯了

愛因斯坦並沒有提出任何關於原子彈的原理,甚至他也不知道咋製造原子彈。關於“愛因斯坦提出了原子彈的原理”等故事其實都是謠言。你可能要是要說質能方程了,其實質能方程和原子彈製造原理並沒有任何關係,我們可以打個比方,它們之間的關係就好比:

你原來100斤,現在150斤,然後你知道150斤大於100斤,於是你就下結論:你變胖的原理是因為150斤大於100斤。

所以,這其實出現了因果倒置,把“結果”硬說成是“原因”。

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原子彈的原理

實際上,原子彈的原理並非是質能方程,而是核裂變。那到底什麼是核裂變呢?

我們都知道,原子是由原子核和電子構成的,而原子核又是由質子和中子構成的,

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那其實就存在一個問題,質子和中子為什麼會被束縛在一起,而不是散開的呢?(很能很多人還會認為是有一層殼包裹著,事實上並沒有。)

說白了,一定是存在一種力把它們束縛在一起,這種力被我們叫做核力,其實是強相互作用力中的一種,依靠介子來傳遞。

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這就出現一個問題,如果原子核內的質子和中子的總數比較少,那其實還好。但是如果質子和中子的總數特別多,其實原子核就會變得特別不穩定,說白了就是核力有點hold不住了,就是有很容易裂開,也就是核裂變。

科學家發現,以鐵為分界,鐵是最穩定的原子核,原子序數在鐵之前的元素原子核比較容易核聚變,而原子序數在鐵之後的元素原子核都比較容易發生核裂變。

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原子彈其實利用的就是原子序數比較大的元素原子核容易發生核裂變的原理製造的。具體來說是這樣的,一般使用鈾或者鈈,然後用中子轟擊它們,讓它們裂變成原子序數小的元素原子核。

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而鈾原子核被轟擊之後,就會產生一些中子,這些中子還可以繼續去轟擊其他的原子核,這樣反應就可以源源不斷地進行下去,直到鈾原子核都發生了核裂變。這個過程我們也叫做鏈式反應。以上這些就是原子彈的原理。

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原子彈的核裂變原理是1938年才由科學家莉澤·邁特納、奧托·哈恩、奧托·羅伯特·弗裡施等人提出來的;而這個原理其實要基於原子核的結構。至於原子核內部有中子和質子的發現,首先是在1918年,盧瑟福先做實驗找到質子,然後到了1932年才由查德威克通過a粒子轟擊找到了中子,科學家才知道的。

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而愛因斯坦的質能方程是1905年,當時的科學家連原子核內都有什麼都搞不清楚,你如何指望愛因斯坦知道原子彈的原理?

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質能方程

可能你要問了,那原子彈的原理是核裂變,那麼多的能量咋來的?

如果我們可以對原子彈反應前後的質量稱一下重,就會發現反應前後質量減少了。一個U235發生核裂變,需要吸收1箇中子,裂變成兩個原子序數小的原子核,同時還會是釋放出2箇中子,伴隨著大量的伽馬射線。

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而反應產生的大量的能量其實就是缺失的這部分質量。根據愛因斯坦的質能等價,質量裡還有能量,能量還有質量。反應前後質量減少,它其實就是這些能量以就伽馬射線的形式跑了。如果,我們把原子彈放在一個封閉的系統(這裡指的是不合外界有任何能量交換的系統),如果能有個理想的秤來稱量,那其實反應前後質量並不會變。之所以上文說到質量發生變化,是因為扔原子彈的地方是一個開放的系統,那部分質量跑掉了而已。所以,根本不是質量轉化為了能量,而是質量和能量壓根就是一個東西的兩個面,就看你如何測量它。當你測到它的質量,那就可以通過E=mc^2,推導出這部分質量裡有多少能量。

不過,當時連反應前後質量虧損有多少也沒辦法直接得到,這要等到之後的粒子物理學標準模型建成後,我們才知道,而那個時候愛因斯坦已經去世了。所以,愛因斯坦即使有了質能方程,也會因為不知道虧損質量,而算不出原子彈的威力。

所有,我們不難發現,即使放到現在,質能方程也只解決了一個問題,那就是“原子彈的威力為什麼這麼大?”,而不是“原子彈的原理”。

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真實的歷史

事實上,歷史上真實的愛因斯坦和原子彈就只有2次交集,第一次就是在提倡製造原子彈的倡議書上簽字,第二次是原子彈投到日本本土後,巨大的威力讓愛因斯坦很震驚,於是他寫信給美國總統,讓他不要再製造原子彈了。(實際上,愛因斯坦一生都是和平主義者,為此他還逃了兵役,換了國籍。)

其次,製造原子彈的其實是一幫核物理學家,說白了就是要對量子力學門兒清,領隊的是奧本海默,他曾是量子力學哥本哈根學派的領袖波爾的徒弟。

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而研究原子彈的三巨頭,最主力的是費米(李政道的導師),是量子力學的專家,同時也是頂級的實驗科學家;

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一個是惠勒,同樣是量子力學的專家,著名的科學家費曼就是他的學生;

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最後一個是泰勒(楊振寧的博士導師),不過傳聞他其實一直都在研究氫彈,而並沒有很好地投入到原子彈的研發當中。

而我們要知道的是愛因斯坦一生都在試圖證明量子力學的不完備性,他其實並不認為量子力學是一個合格的理論,而且愛因斯坦是一個理論物理學家,幾乎不碰物理實驗(當然,他思想實驗到底做了很多)。所以,愛因斯坦並不適合去做原子彈,也沒有能力做,更重要的是他也不屑於去做。

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所以,愛因斯坦並不能實現預知原子彈的原理,也不知道它的威力有多大

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