万绿丛中一瓢虫

我们都知道原子弹是很有杀伤力的核武器之一，很多人都以为是爱因斯坦理论导致了原子弹的发明，其实都是子虚乌有的事情，爱因斯坦和原子弹的发明并没有直接的联系，只是提供了理论支持。

原子弹的理论

原子弹是利用容易裂变的重原子核在裂变瞬间释放巨大能量的原理而发生爆炸的。能够制造原子弹的重原子核就是我们所熟知的铀235和钚239，而铀235在自然界中的存量是非常有限的，而且铀235和铀238混在一起，它们高度相似，不好分离，这就要利用离心机把铀235从铀238里面甩出来。

爱因斯坦的质能方程可以用来解释核变反应中的质量亏损，其表达式为E=mc^2，其中E是能量，m代表质量，而c则表示光速（c=299792.458km/s）。

质能方程指出物体的质量是其能量含量的量度，简单来说就是质量越大能量越大，也说明了说明，物质和物质可以相互转换。利用相对论质增关系，然后结合动量定理和动能定理，就推导出了质能方程，推导过程中我们发现并没有涉及任何原子核的事情。

总结

核弹都发生在原子核内部，质能方程顶多是质量很小的物体也有很大的能量，但是没有告诉后人怎么释放原子核内的能量。所以爱因斯坦当时是并不知道原子核可以释放能量。

星球上的科学

原子核内蕴含巨大能量是由质能方程计算的，所以题主这个问题关键在于爱因斯坦咋得出质能方程的

首先我们运用狭义相对论中的质速关系：

从上可知，物体的质量会随着速度v的变化而变化。当v趋近于光速c时，物体质量m会增大到无穷。所以对于有静质量的物体，光速是不可能达到的。

其次牛顿第二运动定律微分方程如下：
最后
结合上述两式，利用质速关系对牛顿第二定律中的物体质量进行修正，可计算出物体在速度为v时所具有的动能：
在上式中，mc^2表示物体在速度为v时所具有的能量，m0c^2表示物体在相对静止时所具有的能量。于是，就能得到质能方程：

从质能方程中可知，质量和能量在本质上是等价的。

• 质量在某些情况下会转变为能量，例如，核裂变、核聚变等。
  
• 能量在某些情况下也会转变为质量，例如，布莱特-惠勒过程、宇宙创生过程等。

有初有终

头条同类型的问题需要整合一下，去年回答过一个类似的问题。

敲黑板，爱因斯坦在写下质能方程的时刻并不知道原子核内部蕴含有巨大能量，也没有想到这个方程30多年后可以用来计算核反应释放能量的大小。

图释：我国第一颗原子弹爆炸现场

爱因斯坦质能方程的提出和发现核裂变现象的时间轴是这样的。

在1905年之前，物理学中公认的大神是牛顿，整个物理学的架构都是在牛顿力学的基础上发展起来的，1905年开始，爱因斯坦连续发表几篇重量级论文，其中就包括提出狭义相对论的《论动体的电动力学》，论文中爱因斯坦第一次将能量和质量两个不同的概念联系到了一起，中间用了物理学中非常严苛的“=”，这就是质能方程E=mc²，这在经典力学中是不可想象的，因为在此之前等式两边是两个独立的概念。

狭义相对论最初并没有获得别人的认同，尤其是提出光速在任何惯性参考系中都是不变的，这个理论根本无法接收，但是狭义相对论确实解释了一些经典物理无法解释的问题，如一些电磁现象，后来才逐步被物理学界认可，这是后话。

发现核裂变的1938年事情，著名物理学家哈恩和女核物理学家迈特纳共同发现了这一现象，发现过程也是无意的，实验的本来目的是用中子轰击铀原子核得到质量数更大的原子核，但是实验总是失败，得不到比铀原子更重的原子，出现了一些比铀更小的原子，当时并不知道原因，后来迈特纳才提出了核裂变的概念。

图释：晚年的迈特纳和哈恩

在核裂变之后，迈特纳和哈恩进一步发现这个过程还释放出了能量，公开发表以后，有科学家意识到爱因斯坦30多年前发表的质能方程就可以计算出这个过程释放的能量，其中就有在德国军队中任职的核物理学家，向希特勒提出了研制原子弹的计划。

最后，爱因斯坦质能方程其实无法深入解释核裂变释能的过程，仅能对此过程放出能量作出初步解释，而无法进行机理性的解释。

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核先生科普

爱因斯坦的质能公式E=MC^2是怎么来的？

几乎人人都听说过爱因斯坦写下了著名的E=MC^2，把质量和能量联系在了一起，甚至于还拉上了神秘的光速，但是这个公式是怎么来的，又有什么意义呢？

我们都知道，爱因斯坦发现了狭义相对论，也知道狭义相对论里面有一个著名的“钟慢尺缩”效应，意思就是一个运动的物体，对它而言时间会更慢，尺寸也会缩小。

但是除了“钟慢尺缩”之外，狭义相对论还有一个很重要的推论，那就是运动的物体会更“重”，也就是质量会更大。而“质增”、“尺缩”、“钟慢”就是狭义相对论里面提出的三种特别的现象。

公式放在这里，我们却可以由此推导出来很多匪夷所思的性质，而质能公式E=MC^2就是从这些推论中来的。

刚刚说到物体变得更重了，这就意味着你想要用同样的力推动一个不同速度的物体，让这个物体运动的更快，结果发现因为物体的质量不一样，所以你把物体提高相同的速度，实际上花费的能量是不一样的！

这个现象就导致了人们自然而然地问出来一个问题：我用同样的能量推动一个物体，为什么物体动能增加的不一样？那些消失的能量去哪里了？

一边是神秘消失的能量，一边是神秘增长的质量，于是答案呼之欲出：原来质量和能量是一回事！

下图是一个很简略的推导过程，实际上的推导要严谨很多，但是从中我们也可以看到质能公式的影子。这个推论是非常伟大的，居然在狭义相对论中找到了质量和能量之间的关系。

但是爱因斯坦很有可能真的不知道自己的质能公式可以用来解释原子核中的巨大能量。

爱因斯坦虽然是一个伟大的物理学家，但是他本身不是工程师，核弹之类的东西他本人可能并不是非常擅长。把质能公式运用到核反应中的，并不是爱因斯坦本人，而是另有其人，这个人就是原子弹之母，第一个理论解释核裂变的瑞典物理学家——莉泽·迈特纳。

核裂变最早是由奥托·哈恩于1938年发现的，也就是铀原子核在被中子撞击之后分裂为两个原子核，同时放出巨大的能量。但是这位科学家只是发现了有核裂变这个现象，至于说为什么，他自己也不清楚。

这个时候一位名叫莉泽·迈特纳的女科学家（如下图所示）看到这种独特的核反应，并且注意到了核裂变之后的原子核总质量比裂变前的原子核小，忽然灵机一动，想到了爱因斯坦的质能公式。

根据她的计算，因为这损失的质量，每个铀原子核裂变之后会放出2亿电子伏的能量——这就完美解释了原子核裂变的能量来源！当然，也间接证明了质能公式的正确。

所以，原子核中蕴藏的巨大能量可能是爱因斯坦本人都没有预料到的，他只是写下了质能公式，可能他自己也不知道这个公式到底在现实中有怎样的体现。

爱因斯坦写下了质能公式，却被另一个科学家用来解释毫不相关的核反应，历史就是这么巧妙。

航小北的日常科普

1905年是爱因斯坦的奇迹成就年，其中狭义相对论中重要的成果之一就是质能方程，E=mc^2。

他根据普遍成立的能量守恒定律，建立起了质量和能量之间的关系。随后，人们通过核反应所释放出的巨大能量，完美验证了爱因斯坦理论的正确性。

爱因斯坦是通过思考能量守恒定律起步的，例如，对于一杯热水来讲，也是由大量的水分子组成，温度越高，内部的微观粒子的运动越剧烈，当然这杯热水的能量是和它的质量是有关系的。

爱因斯坦，在1905年假设物体的质量m和他所含的能量E具有正比关系，其比例系数就是光速c的平方，这就是质能关系方程E=mc^2，当然这只是忽略掉了洛伦兹因子的简略写法。

爱因斯坦的质能方程发布之后，因此一些人们对原子内部能量的渴望，小小的原子核有可能蕴藏这可怕的能量。但当时大多数科学家认为控制核能还是一种梦想，对质能方程的攻击也是质疑相对论的主要策略。然而随着铀裂变和链式反应的发现，原子能不再是理论上的能量，而是可以实际指导制造炸弹，后来原子弹和氢弹的出现改变了世界格局。

有人曾问爱因斯坦为何不能阻止原子武器的应用，爱因斯坦回答：“朋友，这很简单，政 治 远比物理深奥”

量子实验室

核裂变其实和爱因斯坦没啥关系

很多人总是会把爱因斯坦和原子弹甚至是氢弹联系到一起，甚至还有很多人认为质能方程是制造原子弹的原理。那爱因斯坦到底和原子弹有没有直接的关系呢？质能方程真的是制造原子弹的原理么？

实际上，并非如此，如果非要找到爱因斯坦和原子弹之间的关系，那只有两件事，一个是爱因斯坦在一份支持制造原子弹的请愿书上签了字，以及后来美国把原子弹投到日本本土之后，爱因斯坦极力反对原子弹的制造。也就是说，爱因斯坦从头至尾就没有阐述过如何制作原子弹，更没有参与制作原子弹。甚至因为他是和平主义者，他很反对原子弹。

质能方程是干嘛的？

质能方程也就是E=mc^2，也被叫做质能等价，说的是质量和能量的对应关系。他是爱因斯坦在1905年的时候提出来的。

它实用性非常广，并不仅仅在原子弹上,还可以运用到任何涉及到能量和质量的场合。所以，它和原子弹的关系仅仅是解释了原子弹的威力为什么这么大。原子弹的爆炸威力和原子的原理本身是两回事。我们可以再具体一点，质能方程指出的是如果物质的静止质量发生亏损，这部分亏损的质量可以对应能量，具体可以用E=mc^2来计算，仅此而已。那我请问了，知道这样的原理，有谁能做出原子弹么？并不能。

所以，认为质能方程是原子弹的原理这本身是因果倒置了。

原子弹的原理

原子弹的原理是核裂变，它是较重的原子（这里指的是原子序数较大的原子），一般是指铀或钚发生裂变，裂成相对较轻的原子（这里指的是原子序数较小的原子）。

上文也提到了，质能方程是1905年提出来的。而核裂变其实是1938年，由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩及奥托·罗伯特·弗里施等科学家提出的。也就是说，真正让科学家了解如何制作原子弹是在质能方程被提出后33年才被提出的。

不过，要真的制备原子弹，光靠一次核裂变是不够的，而是要持续的核裂变，这也被称为链式反应。

具体来说，链式反应是这样的：

当重元素（原子序数大的元素）原子裂变后，释放出一些自由中子，这些自由中子在发生衰变之前又去撞击其他原子，进一步引发核裂变，只要核燃料足够多，就可以源源不断地引发核裂变反应。

原子弹的威力为什么这么大？

其实上文也提到了，原子弹威力之所以大是因为出现的静止质量的亏损。比如说：U235发生核裂变的过程，大概就是吸收一个中子，变成U236的原子核，然后快速裂变成快速运动的两个元素序数小的原子核，同时释放出三个中子，伴随着

反应前的静止质量是要大于反应后的静止质量，把亏损的静止质量乘以c^2（E=mc^2），我们就可以知道，原子弹反应过程中释放出来的能量。所以，原子弹的威力如此巨大，就在于反应前后的静止质量有亏损，而对应的能量是静止质量乘以c^2，这里的c指的是光速，取值近似3*10^8m/s，再开放就是9*10^16，因此，即使是微小的静止质量的缺失，都会带来巨大的能量。

最后，我们来总结一下，

钟铭聊科学

爱因斯坦只是基于两个公设：光速不变性和相对性原理，通过数学推导，重新推导物理公式在高速运动或非惯性参考系下的变化，然后得到了很多他相信的或不相信的结论。

当然，他的想法也不是凭空出现的。一个重要原因是麦克斯韦的方程组揭示了电磁波的速度与参考系无关，这颠覆了牛顿的绝对时空观。于是，很多科学家尝试解释这种新的现象。洛伦兹就是一个先驱，他在伽利略座标变换基础上提出来洛伦兹变换，已经可以解决高速运动下的动力学问题，其公式已经与狭义相对论的运动公式一样了。但是，洛伦兹，没有能够解释这种变换的本质和原因。而爱因斯坦则跨出了更大一步，从根本上重新探讨运动、空间、时间、质量等问题，通过两个简单公设，得到了狭义相对论。后来，又进一步将引力加入到相对论中，得到了广义相对论。

而能量方程、宇宙常数、引力波等都只是相对论的一个推论，当时也没有物理学实验验证，经过几十年上百年才慢慢地被验证。说明爱因斯坦的思维游戏、公设、推导过程是符合我们这个宇宙性质的！黑洞理论是另一个科学家根据相对论计算得到的一个结果。

说明人类的思维、演绎和推理能力，认知结果已经超越了眼睛观察的内容。从牛顿的万有引力定律（计算和预测了海王星和冥王星的存在），到麦克斯韦的电磁理论（预测了电磁波的存在，光是电磁波，光速不变），再到爱因斯坦的相对论，它们都预言了大量当时人类未知的东西，甚至得到了他们自己都不怎么明白的结论，但是却被后人所证实。这也是理论物理的魅力。

RaymondIT

爱因斯坦的伟大就是因为他有很多重要的发现，启迪了人类的认知，其中就包括质能方程：E=mc^2。

这个伟大的方程是爱因斯坦在1905年提出来的，其伟大意义在于让人类认识了质量和能源之间的密切关系，而且是通过光速这个能量因子来实现质能等价交换。

在此之前，人类只知道物质不灭、质量守恒，爱因斯坦这个方程是从质量守恒推导至能量守恒，是人类认识的一大进步。

大家不要以为爱因斯坦是坐在那里异想天开就得到了这个方程，而且这个方程这么简单。其实爱因斯坦聪明的脑袋里装着巨大的理论构架，通过复杂的推导方式，才得出这个最终的精华结论。这个复杂的推导过程要写一本书，要列出无数的公式，所以就不搬运了。

爱因斯坦质能方程使人类洞悉了物质和能量之间的奥妙，也就是说任何物质只要全部释放其能量，就能得到巨大惊天的能量。

根据爱因斯坦质能方程，可以计算出每一千克的质量可以转化为9×10^16焦耳的能量，相当于2100万吨的TNT爆炸所释放出的能量。

爱因斯坦质能转换规律具有宇宙普适性，也就是说不管在哪里，不管什么物质，你只要有办法逼出其全部的能量，就能得到上述的能量释放。

爱因斯坦质能方程给制造原子弹的颗行星提供了理论依据，原子弹的发明则是爱因斯坦质能方程理论验证。而原子弹在这个理论出台后40年才发明出来。

其实原子弹属于核裂变，在重物质核裂变中，会发生质量亏损，这些亏损的质量就转化成了能量。核裂变质量亏损0.13%，也就是说参与核裂变1000克质量只有1.3克质量转化成了能量；而核聚变质量亏损为0.7%，氢弹是核聚变，因此能量转化率核裂变的5倍多，1000克参与核聚变的质量有7克质量转化成为能量。

众所周知，这个能量爆发是迄今为止人类所看到最恐怖的爆发。

别看这0.13%和0.7%的质能转换率，相比人类几千年对能源的使用可是一个跨越式的进步。

要知道人类燃烧煤所得到的质能转换率才仅仅为0.0000028%，也就是说1000克参与燃烧的煤质量只有0.000028克的质量转化为能量。

现在人类掌握的核聚变还只能做氢弹，是一种一次性爆发的不可控能源。要使这种巨大能量持续不断释放，成为可控核聚变，以造福人类，还有一个较长的过程。同时人类还在寻找新的更高效率的能源，

反物质与正物质碰到一起就会发生湮灭，与此同时会爆发出全部能量。

也即是说1克反物质与1克正物质相撞会产生2克质量的全部能量，一点残留都没有。这个能量有多大呢？就是180000000000000J，相当于约43000吨TNT黄色炸药的能量，约3颗多广岛原子弹的爆炸威力。

反物质的质能转换率是核聚变的约300倍。

但是，人类世界到处都是充满着正物质，虽然也会产生反物质，但非常微量，且很难保存。因为所有的反物质一遇到正物质就会湮灭，这些反物质只能约束在极低温度的磁力陷阱里。全世界科学家们经过很多年的努力，花费了无数财力和能源，在大型粒子加速器里制造出了一些反物质，都是原子级极其微量的，全世界所有反物质加起来也烧不开一杯开水。

所以人类要开发更高质能转换效率的能源路程还很漫长。

这些科学研究都是在爱因斯坦质能转换的理论框架下进行的，迄今为止没有一例能够突破这个框架的反证例子，由此可以证明爱因斯坦的理论非常完美。

爱因斯坦的理论只是让人类进一步了解了这个世界物质的内在规律，使人类对世界的认识有一个重大突破。

在所有的具体科学研究和发明发现中，还需要很多其他的科学理论来支撑，还有很多在基础科学理论上的技术发现和发明，才能够使人类文明不断推向前进。

因此人类的发展是基础科学和实用技术的结合中前行的，爱因斯坦的理论只是人类前行道路一个阶段的重要基石。

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时空通讯

众所周知，爱因斯坦知道最重要的能量方式是公式的推断，能量是爱因斯坦科学理论中一个非常特殊的领域。由于小颗粒具有不同的能量，许多学者总结了基于数千个实验的通用公式，因此被广泛使用在推断核能方面。爱因斯坦是一个耐心和创新的人，他根据这些公式使用自己的假设。

通过长期计算和公式应用，爱因斯坦推断出一组他自己的物体质量和能量。他们之间的关系进一步证明并发表了核心中存在巨大能量的结论。有必要知道，许多学者已经研究了原子核中的能量，但只有爱因斯坦的理论已经传下来，这足以说明他的理论和先进思想的成功。

另一方面，爱因斯坦依赖于推理未来发展的能力，原子弹的巨大破坏力来自核分裂所释放的力量。这种力量有多大，爱因斯坦的理论解释了这个问题，在光速和外界物理条件的情况下，他狭义理论证明了粒子世界中存在物质的潜力！而那时，科学技术水平无法完全制造原子核。因此爱因斯坦只能通过理论研究和计算，证明来验证巨大的核能。

如今随着人类物理学的研究和发展，核裂解带来的能量是无限的。这种核能在当时的科学发展过程中预测，只有爱因斯坦才会如此肯定，总而言之，爱因斯坦的成就不容忽视！

河北薛之谦

很多人认为是爱因斯坦的理论指导了原子弹发明，这其实是谣言。

上图是由两张图片合成的，爱因斯坦本人从未出现在原子弹的爆炸地点，并且他和原子弹之间没有直接关系，爱因斯坦知道原子核中含有巨大能量，也仅仅是从质能方程间接了解的。

质能方程的发现

1905年，爱因斯坦首次提出狭义相对论的概念，并从洛伦兹变换中推导出了质能方程。揭示了质量和能量之间的转换关系，非常小的质量亏损在光速平方的作用下，都可以产生巨大的能量。

1939年，德国科学家哈恩和斯特拉斯曼在用慢中子轰击铀核时，首次发现了原子核的裂变现象，发表了核裂变论文。到了1945年，第一颗原子弹在美国试爆成功，从此打开了潘多拉魔盒。

从时间线可以知道，原子弹的诞生和爱因斯坦并无关系，只是原子弹爆炸的原理可以通过爱因斯坦的质能方程解释而已。

核反应为什么有如此巨大的能量？

根据质能方程E=mc²可知，1千克的质量亏损可以产生9×10的16次方焦耳的能量，而1吨TNT当量等于4200兆焦耳，广岛原子弹相当于1.5万吨TNT当量。

如此换算下来，1千克的质量亏损，相当于投放了1400颗广岛原子弹。

1千克物质完全燃烧和它完全转变成能量，为什么两者的威力会相差那么多呢？这是因为燃烧只是化学键的断裂和重组，质量是守恒的；而核反应已经涉及到了原子内部的变化，一旦质量有亏损就会释放巨大的能量。

本质上来说，核反应的威力来源于原子核。

原子核内粒子的作用力，属于四种基本作用力中的强相互作用力。

强相互作用力在一定范围内是恒定的，不会像引力那样距离越近引力越大，夸克之间的强相互作用力大小在16万牛顿左右，原子核内粒子的强相互作用力也在1万牛顿以上。

这只是一个原子核所具备的力，原子弹爆炸会利用中子撬起原子核的能量。

例如，铀235原子核被一个中子撞击后，裂变成一个钡原子和一个氪原子，并产生2个中子，2个中子会继续轰击其它铀235，发生链式反应。

前后的质量是不相等的，亏损质量转化成了201兆电子伏的能量。即便是原子弹这样威力强大的武器，它的质能转换率也只有0.135%，也就是1千克重的核原料，只有1.35克转化成了能量；而氢弹的转化率大约在0.7%左右，如此低的转化率都能释放巨大能量，得益于核力的强大。

爱因斯坦的质能方程E=mc²并不只适用于微观物体，宏观物质一样适用。只要能达到光子与光电磁转化等条件，理论上一张纸也可以释放爆炸性威力，因为纸也是由原子构成的。

關鍵字: 原子弹 科学 发明