E=MC的平方,誰能解釋這個公式?跟核能有什麼關係?愛因斯坦為什麼後悔發現這個公式?

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質能等價

E=mc^2,一般被我們叫做質能方程。可以說是最被大家熟知的物理學公式之一了,但同時它也是被大家誤解最多的一個物理學公式。很多人直接把它理解成“質量轉化為能量”。但實際上,這是誤會了愛因斯坦要表達的意思了。

愛因斯坦實際上想表達的是,質量和能量是一個東西,是同一個東西的兩個面。所以,這個公式實際上也被叫做質能等價

那我們該如何正確理解“質能等價”呢?

我們可以想象有一顆氫彈,但是這顆氫彈並不像核試驗那樣找一個地方就扔。

實際上,如果是這麼幹,它的原理就是反應前後,質量出現了虧損。具體來說,就是形成的新的原子核要比之前的幾個原子核加和的質量要少。

所以,很多人就說,這部分質量虧損轉化為了能量。但這樣的理解並不正確。因為釋放的能量也是具有質量的。

我們可以想象一下,如果我們有個超級巨大的,並且很理想的容器,這個容器放在一個同樣是十分理想的秤上面。這時候,我們把氫彈放到裡面,蓋上容器。這個容器有個特點,那就是它和外界是沒有任何能量交換的,意思是說

它和外界是完全隔絕的

然後,我們讓氫彈自動引爆,這時候,秤會如何呢?按照愛因斯坦的想法,秤的示數不變變。原因其實很簡單,那就是這部分釋放的能量,其實也是有質量,它因為在容器裡,並沒有逃逸出去。而氫彈扔在開放的環境裡,之所以反應前後質量發生虧損,就是因為那部分質量都逃逸走了,這部分質量也就是我們常說的能量,它就對應著虧損的質量,它們是一個東西,假設你能夠把所有的能量收集起來,然後稱一下,那就是虧損的質量。

所以,本質上,反應前後,質量是守恆的,能量是守恆的,質能也是守恆的,而實際上它們說的是一個事件。因為質量還有能量,能量還有質量。這就是愛因斯坦的E=mc^2想表達的內容。

而這裡的質量和能量沒有特指什麼能量或者什麼質量,也就沒有特指核能。只不過核能體現出來的質能關係比較劇烈而已。

愛因斯坦為什麼後悔發現這個公式?

實際上,愛因斯坦從來沒有後悔提出質能方程。他後悔的是在原子彈請願書上去簽字。愛因斯坦實際上是一個極度厭戰的和平主義者。後來,德國開始屠殺猶太人之前,愛因斯坦就感覺苗頭不對,於是,跑到了美國。

但是,後來傳出海森堡(量子力學奠基人之一)等人正在帶領德國的科學家做原子彈。

這可給當時全世界其他的科學家愁壞了,他們特別擔心海森堡會造出原子彈。於是,就計劃向美國政府請願趕緊造原子彈以此對付德國,而有人就找到愛因斯坦,他的聲望很高。他們希望愛因斯坦能夠在請願書上籤個字,愛因斯坦就同意了。

後來,我們也知道,德國實際上沒有造出原子彈,這也源自於海森堡的計算失誤,他把極大值和極小值給搞錯了。而美國先造出了原子彈,還把原子彈投放到了日本。

得知了此事的愛因斯坦異常憤怒,他認為這兩顆原子彈是沒有必要投的。當然,我們也知道,美軍在與日軍交戰中,日軍展現了極其固執的抵抗,所以美軍才投了這兩顆原子彈(當然,這是歷史,有些人也有不同的說法,畢竟不是歷史題,這裡就不過多探討具體的原因了。)

所以,愛因斯坦後悔的是曾經在請願書上籤過字。

原子彈和愛因斯坦

其實還有個常見的誤區,就是很多人以為愛因斯坦的質能方程是製造原子彈的原理。這其實是一個極大的誤區。其實,給你整個方程,你也造不出原子彈,質能方程可以解釋原子彈為啥爆炸威力那麼大,但是並沒有指出如何製造原子彈。

至於如何製造原子彈,其實是仰仗著一大批的核物理學家,是基於他們對於原子內部的瞭解,使得他們知道,兩個原子核結合時,會有質量虧損。

所以,製造出原子彈實際上和愛因斯坦沒啥太大關係,而是和奧本海默領導的一群核物理學家有關,他們就是費米,惠勒,費曼等人。而愛因斯坦其實並不是這方面的專家,甚至他很早就站到了核物理學家的對立面去了。


鍾銘聊科學


沒有這個公式,核彈也照樣能製造出來,這個公式只是為核武器為什麼有那麼大的威力提供了一個解釋


無心之使


E=MC的平方,誰能解釋這個公式?跟核能有什麼關係?愛因斯坦為什麼後悔發現這個公式?

氫彈的威力有目共睹,比如全世界威力最大的氫彈是當量5800萬噸,它的總質量達到了27噸,不過真正轉換為能量的質量不過2.9千克而已,當然氫彈爆炸的能量完美遵循了質能方程,愛因斯坦將這個不應該被人類掌握的能量從魔鬼的手中釋放了出來,他會有一絲後悔的想法嗎?

質能方程是怎麼來的?

1905年9月26日,愛因斯坦發表了一篇《論運動物體的電動力學》,這就是後來被稱為狹義相對論的著名論文,在9月27日發表了一篇《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》,這是後來被稱為質能方程的論文,我們今天要簡單說說這篇只有短短數頁論文,但卻闡述了一個在數十年後的未來解釋物質起因的原理。

《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》論文首頁

其實《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》是頭一天發表的《論運動物體的電動力學》的延伸,因為質能方程的推導需要狹義相對論的速度疊加原理與質增原理作為基礎,通過數學的方式推導出物體的能量等於質量乘以光速的平方,推導過程如下:

質能方程推導過程

上述推導過程用的知識點並不多,證據要用到如下幾個:

  1. 一點點積分
  2. 牛頓第二運動定律
  3. 洛侖茲變換推導出的質增效應公式

有興趣的朋友可以根據每一步變換的說明試著推導一番,當然不理解其實沒多大關係,因為這和原子彈氫彈其實沒啥直接關係,我們下文繼續瞭解!

質能方程和原子彈氫彈有關係嗎?

因為愛因斯坦發現了質能方程,揭示了原子彈的原理,因此這個魔鬼才從地獄跑到了人間!但其實愛因斯坦和原子彈只有半毛錢關係,因為他只在推薦羅斯福製造原子彈的聯名信上籤了個名!

因為在愛因斯坦的質能方程發現之時,盧瑟福甚至都還沒發現原子核,因為盧瑟福到1911年才用α粒子的散射發現了原子核,而裂變所需的各個過程還早著呢!

1932英國科學家詹姆斯·查德威克發現了中子,

1934年費米和他的同事研究用中子撞擊原子序為92的鈾原子發生了”裂變“!

而當時他們卻一臉懵逼,根本不知道鈾原子受到撞擊後分裂意味著什麼,一直到1938年哈恩才搞清楚這就是所謂的裂變,而且能釋放出巨大的能量。

建議美國研製原子彈的聯名信

1939年8月2日,多名科學家擔心德國率先製造出原子彈,因此聯名給羅斯福寫信,請美國務必在納粹德國之前研製出原子彈,愛因斯坦在這封信上籤了名,這就是愛因斯坦和原子彈又半毛錢關係的來歷!

1945年7月16日5時29分45秒,人類歷史上首枚原子彈在美國阿拉莫戈多沙漠上空爆炸,這是一顆內爆式的鈈彈,裝藥量為5千克伽瑪相鈈,為避免洩密,美國當時報道是一個彈藥庫不幸發生了爆炸!

而當時參與原子彈研製的物理學家泰勒脾氣古怪,想法很多,他領導的部門經常不能完成任務,奧本海默博士為不影響工程進度,也不埋沒泰勒的人才,因此丟給他一項氫彈預研的任務!當然後來的事情大家也知道了,地球上第一枚成功試爆的氫彈用的就是泰勒-烏拉姆構型。

從質能方程誕生到第一顆原子彈、氫彈爆炸,確實是質能方程先被發現後有原子彈氫彈,但事實上即使沒有質能方程人類依然會發明原子彈和氫彈,因為質能方程跟核裂變和聚變之間的唯一關係是,裂變和聚變過程中損失的質量與釋放的能量關係完美遵循質能方程!

所以愛因斯坦根本不需要後悔,他在核武器的研製上沒有話語權!

當然關於後悔這件事,也許1945年8月6駕機執行原子彈轟炸任務的保羅·帝貝茨的態度最有代表性,他在接受記者的採訪,被問及原子彈投放造成巨大的人道主義災難,是否會後悔時,他的回答是:

”我知道自己所扔下的那顆原子彈殺掉了很多人,但同時也拯救了很多人,所以我和我的同事只痛恨戰爭,卻從來不為1945年8月6日上午8時15分乾的那件事後悔。“

保羅·帝貝茨

而另一位執行任務的查爾斯.斯韋尼在被問及類似的問題時,他從來不認為自己執行的任務是錯誤的,因為日軍犯下的累累罪行,為儘快結束戰爭,這是必要的!如果回到當時,他一樣會執行投彈任務。


星辰大海路上的種花家


能量=質量×光速的平方,知道這個式子可以用來準確計算核裂變或核聚變釋放的能量。愛因斯坦後悔的是促成核彈的研發,他的本意是儘快研製出強大的技術震懾敵方結束戰爭,不過看到核彈威力後就後悔了。

不過也差不多,最終結果也是戰爭提早結束了。


尋找斷片開始的地方


三個問題一併回答:他是字母,不是數學公式,是推導;其二就是能量如何方案釋放; 其次是愛因斯坦不是真正的美國人,美國人保守自私,資本主義濃度,自以為美國人早晚完蛋。


聊天選手九段


磁場裡高速流動的物質轉化為金屬態氫離子,金屬態氫離子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同時釋放電磁波——能量

E=mc²

c是金屬態氫離子光速震盪的定值

m是金屬態氫離子聚合形成的新元素的質量

熱核反應的本質是金屬態氫離子“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同時釋放電磁波,鏈式反應是衝擊波層流裡金屬態氫離子聚合的新元素反覆裂解為金屬態氫離子產生了連續的爆炸。

熱核反應質量守恆,物質不會轉化為能量。






金童希瑞


質能公式


曲名世界


我對質能方程的理解是在核裂變或核聚變的過程中,若反應後所剩物比反應前減小了質量m,則損失了的物質變成了微觀粒子,並攜帶了mc平方的能量發射出來。不是物質變成了能量,而是宏觀物質變成了攜帶大量的能量的微觀粒子。


光量子宇宙


這是愛因斯坦的質能方程,E表示能量;m表示質量;c表示光的速度 。 物體的能量等於物體的質量與光速的平方的乘積。


大嫚話娛樂


這事跟核能沒關係


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