导语
1920年代,爱因斯坦提出他著名的E=MC²,完成了质能的彻底统一。
这个理论揭示出质量和能量是可以相互转化的,那么低于能量阈值的粒子将能量被累加,当其超过阈值后,就能释放出原本在其里面的能量。
这个理论的最终验证将在20年后。
但爱因斯坦也是这个理论的原始创作者,并非导致原子弹产生的制造者。
那么相比原子弹,氢弹和反物质更具能量,它们的威力又有多大呢?
一、爱因斯坦的E=MC²和原子弹。
在1905年,爱因斯坦发表了【论质能关系】。
这是一篇关于光的量子理论的论文。
这篇论文首次提出物质和能量之间的等效关系,也就是质量和能量之间是可以实现相互转化的。
一个质量为m的物体,如果速度为v,那么在其上由于动能是mv²/2,那么在其上由于动能是mv²/2,这个物体具有的能量就是质子的能量。
若是将这个质子的能量,通过合适的方式发射出去,那么该质量m物体就会失去对应的质量。
使用同样的逻辑,这个质子的能量就是质子的能量,质子失去了对应的质量,那么它就失去了对应的能量。
E=MC²,这个理论的推导非常简单易懂。
他的主要思路,就是考虑一个相对论速度v,动量为mv。
相对论动量和非相对论动量是不同的,相对论比非相对论多了一个系数γ。
这个系数和v有关,v越大,那么γ就越大。
因此,使用动能等于运动速度所对应的动量的平方的1/2倍,加上质子静止能量的和,那么可以得到质子在高速运动状态下的能量.
由此我们可以得到一个结论,即「运动的质量」和「静止的质量」,两者之间的关系是通过γ来联系的。
这个时候,我们可以对γ进行一个展开,利用泰勒展开式来将γ进行一个展示。
当γ为无穷大,或者速度趋近于光速时,那么γ就是一个无穷大数值。
因此,高速飞来的质子,会产生一个多到无法计算的能量。
再仔细想一下,我们再实验这个质子的过程中,要是在质子的能量上减少掉,那么就会违背能量守恒定律。
这个结果是完全不合理的,因此,电子在运动中必然会具备一定质量,在运动时围绕原子核进行旋转和运动,但是在这个过程中,质子的质量会发生改变。
除了E=MC²之外,他所发明的相对论理论,也有很多新的发现和思路。
例如,他的相对性理论中证明了光速是一个不会随着参考系的改变而改变的常数,即光速不是常数。
但这个结论和实验结果是不符的,并且这是一个常数,没有单位,也就是光速的大小是无法进行量的。
因此,他就不能够用来进行计算,这一点,成为了不利。
但同时,也正是这个常数,却是万有引力定律和牛顿定律的修正和完善。
同时也是相对论的核心,没有光速这个常数,那么就意味着真空是不存在的。
爱因斯坦鼓浪屿生活的那几 年,正是在他思考这个理论的时候,当他在闲暇的时候,他就会在阳光沐浴下,走在滨海大道,吹着海风,思考着这个相对论的理论,这也成为了他的杰作。
但他并没有研究这个概念,并且这个公式也只是一个推导,他并没有发现它的威力。
来自美国的独立的发明家-爱杜·科朗里奇,这个榜样人物,他就是那个利用这个公式和质能的等效关系,来发明一种高效的方法,来产生出高温高压的裂变反应。
这个技术他称之为「原子弹」。
他的算法可以将小的原子核合并为大的原子核,同时也释放出能量。
在1942年,时任美国总统罗斯福,他看到了欧洲战争的前线状况,也开始强化美国的军备,最终下令成立曼哈顿计划。
他的终极目标就是要研发生产出原子弹。
二、1克氢弹爆炸威力有多大。
1945年,美国在日本广岛投放世界第一颗原子弹,这也是世界上第一次使用核武器。
随后三天,美军又再次对日本长崎投掷了核武器。
若是核能来自于分裂,那么氢弹所利用的核能就是来自于核聚变的过程。
氢弹所采用的核能,其能量已经远超过了原子弹,其爆炸威力也远远不是简单累加的关系。
因此他的威力是极其巨大的,因此人类在世界上看两次核武器的爆炸,也是对自身责任的一个反思。
氢弹的制造过程,可以将摩天大楼都炼成一片废墟,再用其制成一颗氢弹是完全没有问题的。
其威力可见一斑,若是将其打在城市的中心,那么一座城市将彻底被摧毁,成为一片死城,所有生命都会在爆炸中化作灰烬。
因此,人类所面临的,不仅仅是爆炸的威力。
更加重要的是,人类面临的是核军备的不安全感,是由于核武器的原因,可能会爆发大规模的战争。
同时还会在人类中埋下心理阴影,人类是否能从一次核战争的毁灭中,能够重新站起来进行复兴。
总体来说,核弹的威力极大,但其在制造和使用上,也面临严格的道德和国际法。
虽然氢弹在爆炸中可以释放出巨大的能量,但是在使用上,最终还是被道德和国际法所限制。
虽然在我国的宪法中,国家军事力量是在维护国家的主权和领土完整的,但是不能够在没有被攻击过的前提下,主动对其它国家发射核弹。
在【联合国的禁止核武器的条约】中,对「不会对没有受到核攻击的国家进行核攻击」作出规定。
三、反物质。
在上世纪60年代,苏联发布了一种核武器的概念,它就是反物质弹。
其威力为1克反物质和1克物质直接碰撞,产生100%的能量的样品。
在氢原子弹的爆炸过程中,物质的质能转化率为0.6%。
因此我们可以通过质能转化率,来估算出反物质弹的威力,其威力将会是1.67/0.06=27倍。
但只有进行了计算,就一定能够制造出这么高威力的武器,这显然是不现实的。
但是也说明,反物质的威力将会比氢弹的威力要大。
氢弹的本质是核聚变武器,其威力来自于氢原子的核聚变,其核聚变的过程,要求温度必须能达到1000万度。
只有将氢原子的放射线,能够平衡1000万度周围氢原子的热运动,来激发更多的核平衡之间的核反应,这个过程才能够形成导致核爆炸的连锁反应。
然后我们来看一下反物质的燃烧过程,若是将反物质和物质两者之间碰撞,两者之间不可能自发的接近和碰撞。
因此要对这两个进行填充,但在这种过程中,也会有相反的和补偿过程。
所以正是这个过程,只是成为一个巨大的等效能量,因此能够进行相互抵消。
那么如何存储和使用反物质?
由于反物质是由反质子和反中子组成,因此所处的状态并不是分散的,而是聚合在一起的。
他所存在的形式是在粒子对撞机中进行制造并且收集起来。
反物质还有一大价值,他在光年的距离内,带来的能源是非常丰富的,大约是1吨反物质所带进来的能量,对应的是一亿颗40卡燃油的火箭所带进进来的能量。
因此在未来有可能进行星际航行,其威力是巨大的。
但是,要对反物质具备一定的控制能力,同时也需要建造大型的加速器,来将反物质进行静止,并且储存。
然而,为了将1克反物质进行制造,所需要的时间将会达到5000万年。
同时在制作过程中,爆炸所释放出的能量,将会对整个过程产生影响,因此,在目前的水平上,是无法进行制作的。
即使将反物质进行燃烧,并且在燃烧的过程中,能够将反物质进行聚变,这都是不现实的。
然而,如果人类真的拥有了这样一种武器,他将会是绝对的一种杀伤性武器,将会对全球的和平稳定产生影响。
结语
在人类的发展的道路上,科技带来的贡献,同时也带来了风险,我们应当审慎发展,同时人类应当注重和平与合作,来避免战争和冲突的发生。