爱因斯坦是如何在原子弹发明前,知道原子核内蕴含着巨大能量的?


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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”
事实上 , 爱因斯坦并没有参与美国的曼哈顿计划 , 原子弹也和他没有任何关系 。 要说他为何会被联系起来 , 因为曼哈顿计划书上的一个公式:爱因斯坦的质能方程 。
其实这是当时为了更好说服民众 , 美国拿爱因斯坦当噱头 , 用来说明原子弹的威力很强大 。 这应该算是最早的代言 , 这个举动让爱因斯坦从此被和原子弹捆绑在了一起 , 不知道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 , 只要看一眼就会记住 。 然而 , 这短短的一个公式对于整个物理世界来说 , 犹如一道光 , 照亮了新的领域 。

爱因斯坦与质能方程
经典物理学认为 , 物体的质量和能量完全是两个不同的概念 , 它们之间不会存在任何关系 。 从宏观上来看的确是这样 , 在进入20世纪之后 , 量子力学已经成为一股新兴的力量 , 物理学家们早已经从宏观进入了微观 。 此时的物理界并不知道 , 原子的结构是怎样的?它是由什么组成的?这个时候距离原子弹诞生还有40年的时间 。 正是从爱因斯坦开始 , 物理的巨轮开始朝着一个新方向航行 。

原子
1911年 , 卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验 , 验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 , 电子围绕原子核运动 。

卢瑟福是1908年诺贝尔化学奖得主
这个原子结构模型是道尔顿在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模式 。 最终卢瑟福用实验证明了道尔顿的假设是正确的 。
那么电子为何会围绕原子核运动呢?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统一性 , 大到宇宙天体 , 小到电子、原子核 , 它们都符合万有引力这个公式 , 某种程度上来说 , 原子就是一个微缩的宇宙 , 或者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 , 于是就觉得那个年代只有这两人在做贡献 。 其实不然 , 在20世纪初期 , 物理学上神仙打架 , 各种巨匠辈出 , 缔造了最灿烂的一段时期 。 这其中有无数的后继者在爱因斯坦的基础上 , 进行拓展 。 爱因斯坦是那个巨人 , 让大家踩着他的肩膀去摘苹果 。
原子研究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 。

核裂变原理图
大家有没有想过 , 门捷列夫的元素周期表 , 真的只是一张规律总结吗?为什么氢会是第一号元素?为什么越往后面走 , 元素越难被发现 , 居里夫妇努力了很久 , 才发现钋和镭 。
二十世纪初的物理学家们还不知道 , 氢原子是全宇宙中含量最多的原子 , 紧随其后的就是2号元素氦 。 这是因为 , 以氢原子为原始基础 , 可以让它结合形成一个新原子 。 它就像道家学说那样一生二 , 二生三 , 然后整个元素周期表就被它生出来了 。

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