宇航员|爱因斯坦怎么知道原子核中含有巨大能量的？相对论|太空

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你有没有看过这张照片？
照片里的主角是爱因斯坦，一个比肩牛顿的，伟大的物理学家。他骑着自行车，身后还有一群旁观者和一朵巨大的蘑菇云。看完这些，你应该有了猜测：他们在做核爆实验。没错，图中传达的信息确实是这样，但是这张照片并不是真实拍摄的，而是由两张照片合成的，爱因斯坦没有去过核爆实验的现场，更没有骑自行车。
那再问大家一个问题，爱因斯坦的理论真的指导了原子弹的发明吗？恐怕很多人都是这么认为的，实际上爱因斯坦和原子弹没有什么关系，非要说两者有关系，也只能从质能方程下手。原子弹的原理可以用质能方程解释，但爱因斯坦本人和原子弹的诞生没有多少关系。
质能方程是物理学中最重要的几个方程之一，尤其是它的实用价值。一直以来，物理学家们都在致力于寻找“大一统理论” ，牛顿统一了“天上”和“地下”的物理规律，麦克斯韦统一了“电”和“磁” ，爱因斯坦不仅统一了“时间”和“空间” ，还统一了“质量”和“能量” 。质能方程就是这么来的，它的另一个称呼是“质能等价” 。
也就是说质能方程不仅在微观世界里适用，同样适用于宏观世界。当然，应用于微观世界带来的结果更加明显。简单计算一下，我们能得出1千克的质量亏损可以转化成9×10的16次方焦耳的能量。
【宇航员|爱因斯坦怎么知道原子核中含有巨大能量的？】这个数字看上去就非常大，那该如何理解？我们用曾经的“小男孩”和“胖子”来说明一下，它们是原子弹的代号。爆炸中心区域释放出来的能量，大约相当于1.5万吨TNT炸药。而1吨TNT大约能释放4200兆焦耳的能量。换算一下， 1千克的质量亏损，就可以释放出堪比1400颗广岛原子弹的能量。
所以质能方程让我们看到了原子核内部隐藏着的巨大能量，原子弹没有问世前，爱因斯坦也是这么知道的。绝大多数的核武器的威力，本质上都是来源于原子核。我们知道科学界有四个基本作用力，引力、电磁力、弱相互作用力和强相互作用力。在原子核的内部，强相互作用力表现得更加明显。质子和中子，靠着核力联系，核力也是强相互作用力的一种。
上夸克和下夸克就直接靠着强相互作用力联系，科学家做过计算，应该超过了160000牛顿，原子核内的粒子，彼此之间的作用力也超过了10000牛顿。
当原子弹被引爆时，其内部原子核会受到中子的冲击，从而激发出本身携带的能量。我们以铀235原子为例，它的原子核受到冲击时，会变成1个氪原子、2个中子和1个钡原子，当众多铀235原子核被轰击时，就会爆发出强大的能量，也就是我们说的“链式反应” 。
但是在链式反应的过程中，能量的转化并不是百分百的，氢弹的转化率只有0.7% ，原子弹就更低了，只有0.135%左右。能量转化率虽然低，其威力一点也不小，可见核力有多强大。所以当科学家知道原子核隐藏的能量时，都有些担忧，如此可怕的力量，若是不能好好管控，人类文明可能会面临一次考验。