原子彈誕生之前,科學家是如何知道原子核裡藏著巨大能量的?

2020-12-05 三體使者

引言:現在人們基本都談核色變,因為無論是核電站還是核武器都曾經給人類造成巨大的傷害,這種傷害一旦被歷史記錄了就會對後世造成影響。那麼在核武器被研發出來之前,科學家是怎麼知道原子核中蘊藏著巨大的能量呢?

前段時間人類歷史上第一張黑洞的照片在全球範圍內掀起了一股熱潮,這種科學家已經研究了長達70年左右的神秘天體終於現身了。黑洞的首先出現也讓不少人聯想到了曾在大約一百年前就預測黑洞存在的愛因斯坦,他的另外一個語言——引力波的存在也在2016年被證實了,因此人們期待他關於蟲洞的下一個預言會在什麼時候被證實。如果蟲洞在未來也被證實的話,那對人類來說就是新紀元的開啟。

具有異於常人的前瞻性是愛因斯坦的一大特點,然而他生前的科學成就對人類科學發展的促進作用是直接明顯的,例如他對原子核的研究。提到人類首顆原子彈的發射,很多人也會聯想到愛因斯坦,據傳聞當時美國軍方邀請他參與到原子彈的研發計劃。儘管對於愛因斯坦是否接受了這個邀請目前仍未明確,但可以肯定的是愛因斯坦在原子領域的研究是卓越的。之後美國成功地研發出原子彈,並將兩枚原子彈投在了太平洋戰場上,從而加快了二戰的結束。

不得不說原子彈是一種讓科學家們又愛又恨的武器,因為它具有終結戰爭的能力,同時也擁有毀滅人類的能力,因此對於核武器的控制是保證世界和平的前提條件。一顆原子彈看起來也不是特別大,為什麼它具有如此龐大的威力呢?或者可以這樣問,愛因斯坦是如何在將原子彈研發出來之前就知道原子核可以爆發出巨大的能量呢?

這其中的原因就與那個全世界聞名的方程式有關了,它就是質能方程。愛因斯坦通過提出質能方程來闡述物質能量與質量的關係,其中還涉及到了光速的問題。在提出該方程之後,愛因斯坦又接著研究下去,並且發現了核聚變現象。後來美國軍方聚集了一群頂尖的物理學家,目的就是要他們利用核裂變理論來研發出原子彈。據了解愛因斯坦事先意識到了這種武器一旦研發出來將會帶來重大的災難,因此他並沒有參與到原子彈的研發。

儘管如此,如果沒有愛因斯坦提出核裂變理論,其他科學家也無法在一定的理論基礎上將原子彈造出來。退一步講,當時的德國納粹也聚集了一幫具有發達頭腦的科學家,如果讓他們搶先將原子彈研發出來,那麼世界恐怕會陷入無盡的黑暗。回到最初的那個問題,為什麼原子彈擁有如此可怕的威力呢?根據質能方程,原子核能夠通過核裂變的方式將自身的質量轉化為能量。

儘管原子核的質量非常非常小,但是在光速平方的作用下它能夠釋放出龐大的能量。一個原子核尚且如此,當無數的原子核同時發生核裂變反應時所釋放的能量更是不可估計。這也是為什麼愛因斯坦不參與原子彈研發的主要原因,因為這種武器是真的可怕。

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  • 在原子彈發明之前,愛因斯坦是怎樣知道,原子核內含巨大能量的?
    在原子彈發明之前,愛因斯坦是怎樣知道,原子核內含巨大能量的?大家都知道,愛因斯坦的各種理論和成就,一直是學者學習的對象,其中尤其是原子核的偉大能量理論。而很多人就有一個疑問,在原子彈發明之前,愛因斯坦是如何知道的?
  • 原子彈沒發明出來之前,愛因斯坦怎麼知道原子核裡有著巨大力量?
    所以可見的是,質能方程式完全是純理論推導出來的結果,在原子彈被發明之前,愛因斯坦也不知道他的這個公式竟然蘊藏著這麼大的秘密,並且這個公式日後還成為了製造原子彈的理論依據。不知道你有沒有聽說過一個故事,那就是愛因斯坦在聽說美國在日本的廣島和長崎投下了原子彈造成了幾十萬人傷亡之後,內心悲痛萬分,還說自己的理論給人類帶來了災難。
  • 原子彈發明前,愛因斯坦怎麼知道原子核中含有巨大能量?
    上圖是由兩張圖片合成的,愛因斯坦本人從未出現在原子彈的爆炸地點,並且他和原子彈之間沒有直接關係,愛因斯坦知道原子核中含有巨大能量,也僅僅是從質能方程間接了解的。揭示了質量和能量之間的轉換關係,非常小的質量虧損在光速平方的作用下,都可以產生巨大的能量。1939年,德國科學家哈恩和斯特拉斯曼在用慢中子轟擊鈾核時,首次發現了原子核的裂變現象,發表了核裂變論文。到了1945年,第一顆原子彈在美國試爆成功,從此打開了潘多拉魔盒。從時間線可以知道,原子彈的誕生和愛因斯坦並無關係,只是原子彈爆炸的原理可以通過愛因斯坦的質能方程解釋而已。
  • 原子彈發明之前,愛因斯坦是如何知道原子核中含有巨大能量的?
    而我們都知道,原子是指化學反應中不可再分割的基本粒子,一顆原子由質子和中子以及原子核構成。原子是一種常見而又平凡的物質,可是,為什麼在原子變成原子彈之後卻具有驚人的威力呢?很多人都以為這是因為愛因斯坦對於原子的研究間接性地導致了原子彈這種可怕武器的催生,但其實,愛因斯坦和核武器並沒有多大關係。
  • 在原子彈發明之前,愛因斯坦是怎麼知道原子核蘊含著強大能量的?
    愛因斯坦是世界上最偉大的科學家之一,有很多人認為是愛因斯坦幫助美國研製出了原子彈,從而幫助美國結束了第二次世界大戰。但是事實上,愛因斯坦本人與原子彈的發明並沒有直接關係,不過愛因斯坦確實通過質能方程推導出了在原子核內蘊藏著巨大的能量,這才促使人們開始對原子能進行研究。
  • 在原子彈發明之前,愛因斯坦是怎麼知道原子核蘊含著強大能量的?
    愛因斯坦是世界上最偉大的科學家之一,有很多人認為是愛因斯坦幫助美國研製出了原子彈,從而幫助美國結束了第二次世界大戰。但是事實上,愛因斯坦本人與原子彈的發明並沒有直接關係,不過愛因斯坦確實通過質能方程推導出了在原子核內蘊藏著巨大的能量,這才促使人們開始對原子能進行研究。
  • 原子彈和愛因斯坦有什麼關係?他如何知道原子核裡有著巨大能量?
    他的質能方程(E = mc^2)被印在無數T恤和海報上,早已家喻戶曉,你可以不知道方程怎麼來的,但你肯定見過它。 愛因斯坦於1905年在提交給《物理學年鑑》的一篇題為《一個物體的慣量是否取決於它所含的能量?》[1]的論文中提出了這個方程,讓物質的質量和能量相關聯。
  • 原子彈和愛因斯坦有什麼關係?他如何知道原子核裡有著巨大能量?
    他的質能方程(E = mc^2)被印在無數T恤和海報上,早已家喻戶曉,你可以不知道方程怎麼來的,但你肯定見過它。愛因斯坦於1905年在提交給《物理學年鑑》的一篇題為《一個物體的慣量是否取決於它所含的能量?》[1]的論文中提出了這個方程,讓物質的質量和能量相關聯。
  • 原子彈沒發明之前,愛因斯坦如何知道原子核中有神秘的巨大能量?
    他根據普遍成立的能量守恆定律,建立起了質量和能量之間的關係。隨後,人們通過核反應所釋放出的巨大能量,完美驗證了愛因斯坦理論的正確性。愛因斯坦是通過思考能量守恆定律起步的,例如,對於一杯熱水來講,也是由大量的水分子組成,溫度越高,內部的微觀粒子的運動越劇烈,當然這杯熱水的能量是和它的質量是有關係的。
  • 從宇宙本源到原子彈,看愛因斯坦的生死方程如何掌控人類命運
    1到2個中子,新生成的中子又可能會在能量的驅動下去撞擊新的原子核,進而無限制的引發連鎖反應,同時釋放出巨大的能量。所以用鈾-235作為原子彈的爆炸材料在當時看來是最最合適不過了,儘管後來發現鈽-239比鈾-235能夠釋放更多的能量,原子彈威力也更大。德國人的研究成果在西拉德看來已經到了非常危險的境地,他們已經找到了科學的方法和適當的材料,剩下的就是儲備和提煉武器級純度的鈾以及如何在適當的條件觸發核子鏈式反應。果不其然,在此後的數月裡,納粹黨便開始四處開採並儲備鈾礦。
  • 網友問:愛因斯坦是如何知道,原子核中蘊藏著巨大能量的?
    質能方程是愛因斯坦在1905年提出來的,那時候人類還不不知道核聚變與核裂變,也不知道原子核中蘊藏著巨大能量。在質能方程發現以前,科學家對太陽能量來源一直存疑,化學能是我們常用到的能源,以燃值最高的氫氣來說:2H2+O2=2H2O,ΔH=-286KJ/mol;假如太陽所有物質,都是氫氣和氧氣按照方程比例混合,那麼以目前太陽的發光強度
  • 原子彈發明前,愛因斯坦是如何得知原子核中蘊藏著巨大能量的?
    原子彈的出現,使武器的破壞力又上了一個更高的層次。曾經有一個合成的圖片,裡面既有愛因斯坦,又有原子彈爆炸的現場,這使得許多人都認為這和愛因斯坦有關,其實這是誤傳的,因為在他的一生中,根本就沒有在原子彈爆炸的現場出現過。
  • 在核裂變未發現之前,愛因斯坦是如何知道原子核中有巨大能量的?
    不過,在愛因斯坦提出狹義相對論時,當時的科學界還並未發現原子核內部的準確結構,確切的說都還沒有發現中子的存在,直到狹義相對論提出後10多年,才由查德威克通過α粒子轟擊方法首次探測到原子核中的中子。到1938年的時候,德國化學家哈恩和斯特拉斯曼應用中子轟擊鈾原子,從而首次發現了重元素的核裂變反應,並在此過程中發現有大量能量的釋放。
  • 第一顆原子彈究竟是怎麼誕生的?揭秘曼哈頓計劃!
    德國納粹為了尋找一種具有巨大威力並足以改變整個戰爭形勢的新型武器,從1939年起就開始秘密研製原子彈。1940年5月3日,德軍佔領了留坎。在這裡,他們控制了當時世界上唯一能提供大量重水的工廠。幾天之後,德軍又佔領了有著豐富鈾礦的比利時。最後,德國科學家們在巴黎獲得了他們夢寐以求的回旋加速器。至此,德國人製造原子彈已經條件具備,什麼時候生產出原子彈只是時間問題。
  • 根據愛因斯坦的E=mc, 是不是所有物質其實都具有巨大的能量?
    愛因斯坦的E=mc^2告訴我們,質量為m千克的任何物質,內部都隱藏著mc^2焦耳的能量。這些巨大的能量和物質的結構有關。主要以物質中粒子和粒子之間的勢能(核能)形式存在。這些巨大能量的釋放並不那麼容易。像我們的太陽這樣的恆星內部,當前存在著大量的原子、原子核、質子和中子。這些粒子在巨大的壓力下相互碰撞,釋放出巨大的光能和熱能,源源不斷地輻射到宇宙空間。
  • 如何造出一顆原子彈
    從1938年德國科學家奧哈託恩和他的助手斯特拉斯曼在法國科學家約裡奧-居裡夫人的實驗基礎上發現了原子的裂變現象
  • 物質是能量的顯性存在!空間是能量的隱性存在!
    因為我們日常生活中理解的能量,無非就是太陽能、電能、燃燒能或爆炸能等等,對於冰冷的穩定的物體或物質,無法把它們理解為能量的存在形式。事實上,煤、石油燃燒,TNT炸藥爆炸等都是分子的化學能的釋放,而真正巨大的能量卻存在於由強力結合的質子和中子組成的原子核之中。我們首先從原子彈的爆炸原理來了解物質能量的真相。
  • 科學家還是滅世者?記那些原子彈背後的人
    作者 | 彼得·J·鮑勒 來源 | 科學大院第二次世界大戰期間始終困擾同盟國的問題是:德國是否已經開始基於放射性元素釋放的能量來研發新型炸彈(原子彈)了?20 世紀早期的物理學革命揭示原子中蘊含著巨大能量(見第11 章)。雖然大部分科學家都對此持懷疑態度,但是時不時地有人預測原子能量可以被釋放,原子能炸彈可以擁有摧毀整個城市的威力。
  • 原子彈和氫彈,誰的威力大?
    這是人類第一次觀測到原子核的變化。由於這是人為使用一個粒子撞擊原子核促使原子核發生變化,因此稱為人工核反應。1938年,德國科學家奧託哈恩第一個發現了鈾的裂變反應。根據愛因斯坦的質能方程,這一部分質量虧損會轉化成相應的能量。曼哈頓計劃當時,世界正籠罩在第二次世界大戰的陰雲之中。納粹組織了以著名科學家海森堡為首的科學家團隊,進行原子彈的研發。
  • 原子彈和氫彈相比,哪個的威力更大一些?原子彈只能給氫彈點火?
    引言:說到核武器,相信很多人都能說出原子彈和氫彈,因為這些名字常常能夠在新聞裡聽到。雖然大家都聽過這個名詞,但是很多人分不清它們之間的區別,也有人認為這兩個名詞就是同一種武器。那麼原子彈和氫彈的區別是什麼呢?誰的威力更大些呢?