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愛因斯坦是如何知道原子核內巨大能量的?當時還沒有發現核裂變!
2023/03/13

看上去確實有點像一個因果關系的話題,但事實上質能方程和原子核里有巨大的能量并不是各位想象的那種關系,而是愛因斯坦在洛倫茲變換以及兩個基本假設:光速不變和慣性參考系中的物理定律都是相同的前提下推導出了狹義相對論的公式,闡述了品質與能量之間的關系!

狹義相對論是愛因斯坦在1905年發表的《論動體的電動力學》一文中提出的,當時距離1939年9月份著名的科學家玻爾和惠勒二人從理論上闡述了核裂變反應過程還有整整34年時間!那麼早在1905年的愛因斯坦狹義相對論中濃縮的精華質能方程E=mc^2是如何得來的呢?

上圖為質能方程的推導過程,前面都是速度與品質以及能量之間的關系(Ek=Fds,熟悉不?動能定理而已),過程并不復雜,但涉及積分可能很多朋友就看得云里霧里,或者直接跳到最后部分即可:

個中真正的含義是能量等于物體運動中的能量減去靜止時的能量,但這個有一個前提,品質是會隨著速度增加而增加的,因此洛侖茲變換中的質增效應公式必須要理解一二!

質增效應曲線,在物體接近光速時候,品質將趨向于無窮大,因此洛侖茲變換是質能方程中的一個重要基礎!

這是高速運動中的動品質,理解了這點之后,E=MC^2自然推導出來了!我們從中可以看到,這個過程與什麼原子核、裂變屁關系都沒有!但1939年玻爾和惠勒闡述的核裂變反應過程也遵循了這個公式,從這一點上你是不是得膜拜下愛老頭?當然你還得崇拜下洛侖茲老爺子!

大神云集的一張照片,各位是否有話要說?

U235捕獲一個中子后裂變的過程,當然上圖比較理想化,因為還有一個臨界品質才能讓中子在飛出U235塊前碰撞到下一個原子核而產生鏈式反應!U235的熱中子能量約207MeV,根據質能轉換公式U235原子品質徹底轉換能量后為931.5MeV,裂變的損失約占207/931.5/235≈0.0946%,另有中微子的能量難以利用,大約有12MeV,因此一般都是200MeV作為核裂變的能量計算值!

還有很多朋友認為原子彈也是愛因斯坦領導制造,其實這完全是誤解,只不過愛因斯坦牽頭向羅斯福寫了封建議研究核裂變武器的信而已!因為納粹德國已經開始研究了,假如美國再不深入此領域的話,一旦被德國率先掌握對世界將絕對是一場災難!當然結果大家也知道了,并且也有很多謠言說明愛因斯坦后悔研究核武器等,其實和他還真只有半毛錢關系,所以他無論做與不做,原子彈這些原子核內的能量武器都會成功,E=MC^2也只是一個理論指導實踐或者實踐領先理論的一事兩面而已!

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