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爱因斯坦是如何知道原子核内巨大能量的?当时还没有发现核裂变!

时间:2019-08-11 来源:西安石油大学

看上去确实有点像一个因果关系的话题,但事实上质能方程和原子核里有巨大的能量并不是各位想像的那种关系,而是爱因斯坦在洛伦兹变换以及两个基本假设:光速不变和惯性参考系中的物理定律都是相同的前提下推导出了狭义相对论的公式,阐述了质量与能量之间的关系!

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狭义相对论是爱因斯坦在1905年发表的《论动体的电动力学》一文中提出的,当时距离1939年9月份著名的科学家玻尔和惠勒二人从理论上阐述了核裂变反应过程还有整整34年时间!那么早在1905年的爱因斯坦狭义相对论中浓缩的精华质能方程E=mc^2是如何得来的呢?

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上图为质能方程的推导过程,前面都是速度与质量以及能量之间的关系(Ek=Fds,熟悉不?动能定理而已),过程并不复杂,但涉及积分可能很多朋友就看得云里雾里,或者直接跳到最后部分即可:

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个中真正的含义是能量等于物体运动中的能量减去静止时的能量,但这个有一个前提,质量是会随着速度增加而增加的,因此洛仑兹变换中的质增效应公式必须要理解一二!

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质增效应曲线,在物体接近光速时候,质量将趋向于无穷大,因此洛仑兹变换是质能方程中的一个重要基础!

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这是高速运动中的动质量,理解了这点之后,E=MC^2自然推导出来了!我们从中可以看到,这个过程与什么原子核、裂变屁关系都没有!但1939年玻尔和惠勒阐述的核裂变反应过程也遵循了这个公式,从这一点上你是不是得膜拜下爱老头?当然你还得崇拜下洛仑兹老爷子!

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大神云集的一张照片,各位是否有话要说?

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U235捕获一个中子后裂变的过程,当然上图比较理想化,因为还有一个临界质量才能让中子在飞出U235块前碰撞到下一个原子核而产生链式反应!U235的热中子能量约207MeV,根据质能转换公式U235原子质量彻底转换能量后为931.5MeV,裂变的损失约占207/931.5/235≈0.0946%,另有中微子的能量难以利用,大约有12MeV,因此一般都是200MeV作为核裂变的能量计算值!

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还有很多朋友认为原子弹也是爱因斯坦领导制造,其实这完全是误解,只不过爱因斯坦牵头向罗斯福写了封建议研究核裂变武器的信而已!因为纳粹德国已经开始研究了,假如美国再不深入此领域的话,一旦被德国率先掌握对世界将绝对是一场灾难!当然结果大家也知道了,并且也有很多谣言说明爱因斯坦后悔研究核武器等,其实和他还真只有半毛钱关系,所以他无论做与不做,原子弹这些原子核内的能量武器都会成功,E=MC^2也只是一个理论指导实践或者实践领先理论的一事两面而已!