很多人提到原子弹,就会想起爱因斯坦。
爱因斯坦被美国《时代周刊》评为“20世纪伟人”
究竟上,爱因斯坦并没有介入美国的曼哈顿计划,原子弹也和他没有任何关系。要说他为何会被联系起来,由于曼哈顿计划书上的一个公式:爱因斯坦的质能方程。
实在这是那时为了更好压服公众,美国拿爱因斯坦当噱头,用来说明原子弹的能力很强大。这应当算是最早的代言,这个行为让爱因斯坦今后被和原子弹绑缚在了一路,不晓得对这位科学家的晚年来说是福还是祸。
原子弹蘑菇云
质能方程
质能方程诞生于1905年,那一年也被称为物理的“奇迹之年”。方程式很简单,E=mc^2,只要看一眼就会记着。但是,这短短的一个公式对于全部物理天下来说,如同一道光,照亮了新的范畴。
爱因斯坦与质能方程
典范物理学以为,物体的质量和能量美满是两个分歧的概念,它们之间不会存在任何关系。从宏观上来看简直是这样,在进入20世纪以后,量子力学已经成为一股新兴的气力,物理学家们早已经从宏观进入了微观。此时的物理界并不晓得,原子的结构是怎样的?它是由什么组成的?这个时辰间隔原子弹诞生还有40年的时候。正是从爱因斯坦起头,物理的巨轮起头朝着一个新偏向飞行。
原子
1911年,卢瑟福停止了著名的α粒子散射尝试,考证了原子的核结构以及它内部的组成情况。原子由原子核以及核外电子组成,原子核又由质子和中子组成。电子带负电、质子带正电、中子不带电,电子围绕原子核活动。
卢瑟福是1908年诺贝尔化学奖得主
这个原子结构模子是道尔顿在19世纪提出来的概念,与他同时代的物理学家们还有其他的设想形式。终极卢瑟福用尝试证实了道尔顿的假定是正确的。
那末电子为何会围绕原子核活动呢?这就要提到一个方程F=Gm1m2/r^2,这不是牛顿的万有引力方程吗?它和原子又有什么关系?这就要提到宏观与微观的同一性,大到宇宙天体,小到电子、原子核,它们都合适万有引力这个公式,某种水平上来说,原子就是一个微缩的宇宙,大概宇宙就是原子的放大版。
原子核、电子与太阳系的排列方式
我们总是把爱因斯坦和普朗克作为量子物理的领头人,因而就感觉阿谁年月只要这两人在做进献。实在否则,在20世纪早期,物理学上仙人打架,各类大师辈出,缔造了最光辉的一段期间。这其中有无数的后继者在爱因斯坦的根本上,停止拓展。爱因斯坦是阿谁伟人,让大师踩着他的肩膀去摘苹果。
原子研讨
真正把原子和原子弹联系起来的,是德国物理学家哈恩和斯特拉斯曼,他们发现了原子的核裂变。
核裂变道理图
大师有没有想过,门捷列夫的元素周期表,真的只是一张纪律总结吗?为什么氢会是第一号元素?为什么越往前面走,元素越难被发现,居里佳耦尽力了很久,才发现钋和镭。
二十世纪初的物理学家们还不晓得,氢原子是全宇宙中含量最多的原子,紧随厥后的就是2号元素氦。这是由于,以氢原子为原始根本,可以让它连系构成一个新原子。它就像道家学说那样平生二,二生三,然后全部元素周期表就被它生出来了。
氦原子具有两个电子
越往后走,质量越大,连系的条件也就越刻薄。也许门捷列夫自己都不晓得它的元素周期表会是宇宙元素诞生顺序表。
原子连系可以天生新原子,而大质量的原子也可以割裂成质量更小的原子,哈恩和斯特拉斯曼发现的就是这个现象,此时是1939年,间隔爱因斯坦的质能方程已经曩昔了34年,间隔原子弹问世还有6年。
原子割裂成更小的原子
实在最初想要造出原子弹的,不是美国,而是德国深信自己能同一天下,因而找来德国最强的物理学家们来研发原子弹,这里面没有爱因斯坦。
爱因斯坦由于身份的缘由,被迫前往了美国,也不成能一去就加入所谓的曼哈顿计划。他简直想要研讨原子方面,不外不是为了兵器,而且他也没有机遇。
爱因斯坦:不给我机遇就不能怪我不出力咯
由于他的身份过分于著名,所以美国还是将他打形成一块名片,这其中自然有以他质能方程为根本理论的原子弹。现实上,原子弹跟爱因斯坦的这个方程没有任何关系。
那张搞笑的图片,爱因斯坦骑着自行车在原子弹试爆现场调皮,是后代网友们PS的。
原图与分解图
核聚变与裂变
假如要说最普遍的反应,应当是核聚变,这是宇宙中最多的存在,宇宙中一切可以发射出能量的天体,如恒星,都是由于核聚变发生的。但是人类第一次操纵的核能却是核裂变。
核裂变链式反应会发生多种产物
核裂变是将重的原子,经过割裂,获得两个大概多个小质量原子的进程,这其中由于中子跑出来,再返曩昔重新撞击没割裂的原子,构成链式反应。裂变进程中开释出大量的能量,这个能量简直可以用爱因斯坦的质能方程计较。
最早的原子弹,采纳的就是核裂变形式,用铀或钚,以及它们的同位素为质料,经过它们的裂变发生扑灭性的能量。
铀235的裂变
以美国在广岛和长崎投出的原子弹为例,每一千克核质料酿成的能力即是1.5吨TNT的爆炸。这在那时已经是无可相比的庞大破坏,但是这却不是核技术的尽头。
宇宙中最长的反应是核聚变,而且氢元素是全宇宙含量最多的元素,在地球也一样如此,它不会像铀大概钚那样属于有限元素,地球上氢原子的含量可以用“无穷无尽”来描述。因而在成功把握了原子弹技术以后,人们将眼光转向了核聚变。终极,模拟恒星活动的氢弹诞生,它具有比原子弹还要强大的能力。
核聚变道理
理论上核聚变是无穷无尽的,但条件是必须能控制住核聚变。而且核聚变不会像核裂变那样发生持久大量的辐射,而且质料是海水,可以循环利用。只不外人类还没有到达可控核聚变的境界,假如可以模拟出太阳这样的情况,人类便可以操纵核聚变发生稳定的能量,削减对太阳的依靠,这个装配又叫“人造太阳”。
西南物理研讨院工作职员安装调试“人造太阳”
先驱人物
那末爱因斯坦是原子弹的奠基人吗?固然不是,固然爱因斯坦在原子弹发现之前,就经过自己的方程晓得了原子核包含着庞大的能量,可是他没有想过把这个能量用在实在的人身上。他开创了量子物理时代,并不代表他开创了原子弹时代。
他就是一个先驱者,用一个公式引领了微观物理,在卢瑟福等人的尽力下,原子天下逐步构成。那是一小我才辈出的时代,原子技术并不是一小我的功绩,而是一群人聪明的结晶,爱因斯坦只是指了然偏向,路可是后来的科学家修的。
爱因斯坦:我只是个“领路人”
只惋惜,爱因斯坦的方程式出现在了曼哈顿计划,非论是出于何种目标,原子弹在那时是颤动性的消息,而以爱因斯坦的身份,人们很轻易地将他与不成思议的原子弹联系起来。
爱因斯坦对原子弹的进献没有后代设想的那末大,他在移民美国后得知德国在研制原子弹,因而写信告诉美国这方面的风险。他的目标只是希望美国能阻止德国先具有这门破坏力极强的兵器,在那时阿谁情况下,想要克服对手就得比他更快把握这门技术。
原子弹内部结构
因而爱因斯坦的信里,提到了希望美国先一步具有原子弹。这封信也成为了后代以为爱因斯坦支持美国造原子弹的证据。
实在早在爱因斯坦之前,1881年,汤姆森就获得了一个很是接近爱因斯坦质能方程的公式m = (4/3) E/C^2,后来的庞加莱的公式,已经无穷接近爱因斯坦了。
彭加莱
也就是说爱因斯坦并不是这个偏向的第一人,他只是将这条路走得很好,打下的地基很安稳,因尔后续的科学家们才能在原子技术上大放异彩。