摧毀數(shù)十個(gè)足球場(chǎng)或數(shù)條街道。在科學(xué)史上,阿爾伯特·愛因斯坦是一個(gè)不可忽視的名字。他的著名質(zhì)能方程E=MC²解開了質(zhì)量與能量之間的奧秘,但需要明確的是,盡管他的工作為核武器的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ),他并不是原子彈的發(fā)明者。
一、愛因斯坦的貢獻(xiàn)
狹義相對(duì)論中的質(zhì)能方程E=MC²是愛因斯坦的偉大發(fā)現(xiàn)。這個(gè)方程闡明了微小的質(zhì)量與巨大能量之間的關(guān)系,但并未直接導(dǎo)致原子彈的制造。事實(shí)上,從質(zhì)能方程提出到原子彈的出現(xiàn),花費(fèi)了幾十年的時(shí)間。原子彈誕生后,還需要十多年才出現(xiàn)了氫彈,而氫彈如今被認(rèn)為是人類擁有的最強(qiáng)大的炸彈。
二、氫彈與能量的關(guān)系
前蘇聯(lián)試爆的沙皇氫彈威力相當(dāng)于5500萬噸TNT。這一巨大的威力讓人們思考,如果能夠制造一顆微型的氫彈,例如1克的氫彈,它的威力會(huì)有多大?
首先必須明確的一點(diǎn)是:現(xiàn)實(shí)世界中的氫彈都非常龐大,早期的氫彈重量按噸計(jì)。制造一顆僅有1克重的氫彈已經(jīng)超出了目前的技術(shù)水平。
氫彈的爆炸機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜,F(xiàn)代氫彈使用原子彈作為核觸發(fā)器,通過原子彈的高溫高壓觸發(fā)氫彈內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。因此,現(xiàn)代氫彈實(shí)際上是三級(jí)炸彈。首先,常規(guī)炸藥用于壓縮核材料以達(dá)到臨界質(zhì)量,然后觸發(fā)原子彈爆炸,最終觸發(fā)核聚變反應(yīng)。
這個(gè)復(fù)雜的機(jī)制導(dǎo)致了氫彈的體積不可能太小,即使是制造1克重的氫彈也是不可能的。然而,如果真的有1克的氫彈并成功引爆,我們可以通過質(zhì)能轉(zhuǎn)化率來計(jì)算其威力。
三、質(zhì)量與能量轉(zhuǎn)化
愛因斯坦的質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量與能量之間的關(guān)系,E=MC²(E代表能量,M代表質(zhì)量,C代表光速)。根據(jù)這個(gè)方程,任何物質(zhì)的質(zhì)量都包含著巨大的能量。氫彈之所以如此強(qiáng)大,就是因?yàn)槠渲械木圩儾牧嫌幸徊糠直煌耆D(zhuǎn)化為釋放出的能量。
除了反物質(zhì)以外,其他物質(zhì)不可能將其全部質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。氫彈的質(zhì)量轉(zhuǎn)化率只有0.7%,也就是說1克的氫彈只有0.7%的質(zhì)量最終轉(zhuǎn)化為能量。
四、1克氫彈的威力
如果我們將這些數(shù)字代入愛因斯坦的質(zhì)能方程,我們可以計(jì)算出1克的氫彈的威力。計(jì)算結(jié)果顯示,1克的氫彈的爆炸威力相當(dāng)于140噸TNT。這樣的威力足以摧毀數(shù)十個(gè)足球場(chǎng)或數(shù)條街道,其殺傷半徑達(dá)350米,殺傷面積約為40萬平方米。
然而,除了氫彈,還有更強(qiáng)大的炸彈存在,即反物質(zhì)炸彈。反物質(zhì)的質(zhì)量能夠百分百轉(zhuǎn)化為能量,其質(zhì)能轉(zhuǎn)化率為100%。