原子彈發(fā)明前：愛(ài)因斯坦是怎么知道原子核擁有巨大能量

1905年被稱(chēng)為“愛(ài)因斯坦奇跡年”，愛(ài)因斯坦憋了幾年的大招一口氣釋放——發(fā)表了多篇論文，然后就有了這個(gè)刷新人類(lèi)對(duì)世界認(rèn)知的方程——E=mc^2，而第一顆原子彈直到1945年才由美國(guó)試爆成功。

很多人都覺(jué)得是愛(ài)因斯坦促進(jìn)了原子彈的研制，但是在這里要說(shuō)明下，愛(ài)因斯坦和原子彈可以說(shuō)幾乎沒(méi)有任何關(guān)系。

* 這張照片其實(shí)是ps的

如果硬說(shuō)有一定關(guān)系的話(huà)，那就是在美國(guó)曼哈頓計(jì)劃的原子彈研究制造報(bào)告書(shū)中出現(xiàn)了“E=mc^2”這個(gè)方程，或許把這個(gè)方程寫(xiě)在報(bào)告中只是想讓當(dāng)局知道原子彈的潛力有多大而已。

在質(zhì)能方程中，質(zhì)量和能量是在光速平方的基礎(chǔ)上換算的，它的基數(shù)非常大，所以在原子彈爆炸的核裂變過(guò)程中，事實(shí)上只損失了一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量（變成了能量）。

根據(jù)這個(gè)質(zhì)能方程，如果1千克物質(zhì)如果全部轉(zhuǎn)化為能量的話(huà)，那么差不多會(huì)釋放9 x 10^16焦耳的能量，而如果把這些能量轉(zhuǎn)化為電能的話(huà)，足以讓1000萬(wàn)戶(hù)家庭使用3年。

誰(shuí)不想從中獲取能量呢？所以可理解為何在曼哈頓計(jì)劃中要特地提到這個(gè)方程。

除此之外，愛(ài)因斯坦和原子彈的最大關(guān)系，就是他個(gè)人希望參與到原子能的研究中，只是在第二次世界大戰(zhàn)期間，他的德國(guó)背景沒(méi)有得到美國(guó)的認(rèn)可，所以他是想?yún)⑴c而沒(méi)參與成。

雖然，愛(ài)因斯坦和原子彈沒(méi)啥關(guān)系，但他到底是如何在原子彈試爆前就推算出質(zhì)能方程的呢？

其實(shí)，答案很簡(jiǎn)單，在愛(ài)因斯坦之前就有很多人研究這個(gè)了，并且已經(jīng)試圖把能量和質(zhì)量用數(shù)學(xué)公式的方式關(guān)聯(lián)起來(lái)，而愛(ài)因斯坦只是和所有偉大物理學(xué)家一樣站在了這些巨人的肩膀上而已。

從17世紀(jì)牛頓提出質(zhì)量產(chǎn)生萬(wàn)有引力之后，物理學(xué)家們就一直試圖知道又是什么東西產(chǎn)生了質(zhì)量，可以說(shuō)誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了這種更基礎(chǔ)的東西，誰(shuí)就可以是超牛頓的物理學(xué)家。

19世紀(jì)，英國(guó)物理學(xué)家湯姆森認(rèn)為電磁力比萬(wàn)有引力更基本，所以他潛心去研究了這個(gè)。

1881年，還在劍橋大學(xué)三一學(xué)院深造的湯姆森，發(fā)現(xiàn)移動(dòng)電荷可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，并對(duì)電荷的運(yùn)動(dòng)造成了某種阻力，他認(rèn)為這是因?yàn)殡姾蓳碛须娮淤|(zhì)量的緣故，經(jīng)過(guò)一些繁瑣、復(fù)雜地推導(dǎo)，他得到了這樣一個(gè)方程：m = (4/3) E/C^2。

* 圖注：湯姆森

這個(gè)方程中的所有字母所表示的東都和愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程中的是一樣的，而他比愛(ài)因斯坦提出質(zhì)能方程足足早了幾十年。

不過(guò)很明顯，如果愛(ài)因斯坦是正確的，那么湯姆森這個(gè)方程肯定就有地方弄錯(cuò)了，事實(shí)上湯姆森這個(gè)方程只適合特殊條件下的電子質(zhì)量計(jì)算。

不僅是湯姆森，后來(lái)的龐加萊為了讓湯姆斯的方程更具“實(shí)用性”，他在湯姆森模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些優(yōu)化，這個(gè)方程直接變成了m=E/c^2。

* 圖注：龐加萊

雖然，龐加萊方程也只是為了計(jì)算電子質(zhì)量，但是他得出的方程和愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程已經(jīng)是一模一樣的了。

據(jù)說(shuō)，龐加萊比愛(ài)因斯坦還早幾個(gè)月得到這個(gè)方程。

所以，在愛(ài)因斯坦之前就已經(jīng)有很多人知道質(zhì)量和能量存在關(guān)系了。

換句話(huà)說(shuō)，沒(méi)有愛(ài)因斯坦一樣會(huì)有人得出質(zhì)能方程，這是科學(xué)發(fā)展的必然，并不是某一位科學(xué)家突然就想通所有規(guī)律了。

標(biāo)簽： 愛(ài)因斯坦 質(zhì)能方程 物理學(xué)家 電子質(zhì)量 萬(wàn)有引力