沒有愛因斯坦的質能方程就沒有原子彈的出現?事實並非如此

提到“愛因斯坦”、“質能方程E=mc^2”以及“原子彈”這三個詞,很多人就會聯想到一句話,愛因斯坦的質能方程為原子彈的提出和製造提供了理論基礎。

沒有愛因斯坦的質能方程就沒有原子彈的出現?事實並非如此

也就是說,如果當年愛因斯坦沒有提出狹義相對論,沒有發現質能方程,那麼人類就不能製造出原子彈。實際上,這是一個錯誤的觀點,而且這個錯誤的觀點還流傳了很久,小編我小時候就曾一度相信這個事實。

那麼真實情況到底是怎樣呢?下面我們就來說說這三者的關係到底是怎樣的:

我們將時鐘撥回1905年,那一年大清還在。。。額,不對。。。那一年愛因斯坦才26歲,還在為瑞士一家專利局供職(這工作還是託朋友找的)。但這並沒有限制他的才華,相反在專利局工作有大把的空閒時間來研究物理問題,而後來這一年被人們稱為“愛因斯坦的奇蹟年”。

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因此愛因斯坦連著發了五篇論文,除了後來震動物理界的狹義相對論(當時名稱叫做:論動體的電動力學),還有一篇名為《物體的慣性是否取決於它的能量含量?》簡短論文,顯而易見,後來被廣為熟知的質能方程,就是出自這篇論文。

質能方程的含義相信很多讀者朋友都瞭解,在這篇論文中,愛因斯坦指出物體的質量是其能量含量的量度。簡單來說就是質量越大的物體,它所蘊含的能量越多,其數學形式就是:E=mc^2。(當然了,這只是最普通的寫法,其中m並不是我們日常觀念所認識的質量,因為在狹義相對論中,物體的質量是一個變量,在一個參考系中,如果物體具備不為零的速度,那麼它的質量就會根據速度的大小而變化,簡單來說,速度越大,質量就越大,但要注意,這和所選參考系有很大關係)

愛因斯坦在論文中採用的推導過程我就不介紹了,如果有興趣的朋友可以自行搜索一下,或者直接看看我下面給出的圖片,圖片上採用的是動能方式推導得到質能方程,過程一目瞭然(只是前提需要你知道狹義相對論中的質量增加效應)

沒有愛因斯坦的質能方程就沒有原子彈的出現?事實並非如此

而圖片中最後的結論是:一個物體的動能等於它的總能量減去其靜止時具備的能量。因為物體的質量會隨著物體的速度改變而改變。(所以說,在牛頓力學中的動能方程1/2mv^2,按照狹義相對論的框架,是不對的,或者說是低級近似)

說了這麼多,我們發現,質能方程推導出來了,但這中間好像沒有涉及任何原子核的事情啊!可是我們知道核彈之所以叫核彈,那是因為它們的工作場所都是發生在原子內部啊。而我們通過質能方程也頂多知道了質量很小的物體也具有很大的能量(因此光速平方是個非常大的數值),但質能方程並沒有告訴我們如何釋放這些能量。

實際上我們上一段的理解並沒有錯,因為愛因斯坦當時真的是不知道原子核還能釋放能量這一說(特指核反應)。因為核裂變最早被科學家知道,還是33年後的事情了,也就是1938年。

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在1938年,由德國科學家奧托哈恩以及斯特拉斯曼在通過中子撞擊鈾原子核實驗中,發現鈾原子核竟然能分裂成兩個其它元素原子核,這也是人類首次確認原子核可以分裂。(當然了,當時奧托哈恩發現這個現象後,還沒有為其取名核裂變,而是其將這一結果告訴了她的一位科學家同事莉澤·邁特納,隨後她為這個現象取名“核裂變”)

也就是說,愛因斯坦在提出質能方程後33年,科學家們才發現了核裂變。因此對於時年26歲的愛因斯坦,他是無論如何都不可能知道原子核還能發生這種狀況的。

沒有愛因斯坦的質能方程就沒有原子彈的出現?事實並非如此

奧本海默

不過大眾之所以將原子彈和愛因斯坦聯繫在一起,這純粹是因為1939年,愛因斯坦寫信給當時的美國總統羅斯福,建議其抓緊研製核武器,因為德國已經在這一方面實施了很久,萬一讓德國搶先研製出核武器,那就是人類的災難。

而愛因斯坦對於核武器原子彈的努力似乎也就這麼多了,因為後來美國原子彈的研製是在科學家奧本海默的帶領下完成了,而奧本海默也被稱為“原子彈之父”(當然了,後來奧本海默也為自己研製出核武器,並且見證了核武器的恐怖殺傷力後,陷入了深深的自責)

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網絡P圖

所以說:質能方程提出的時候,人類還沒有發現原子核裂變的現象,因此原子彈的出現和愛因斯坦的關聯並不大,或者說愛因斯坦的質能方程只是能夠從理論上解釋原子彈巨大威力的由來。

本篇文章的內容到此結束。

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