星球特輯 《奧本海默》里的原理都聽懂了嗎？10分鐘講完原子彈的一生【4K】

你相信嗎 就是這樣一塊平平無奇的石頭 竟然蘊藏著毀天滅地的能量 粒子碰撞 分裂 然後瞬間爆炸 沒錯 這是一顆原子彈 它只需要極短的時間 就能讓一座城市滿目瘡痍 成千上萬人受傷死亡 它的威力如此之大 已據原子彈之父奧本海默 在石爆成功後發出了這樣的感慨 現在我已經變成死神 大千世界的毀滅者 所以原子彈真的可以毀滅世界嗎 在接下來的視頻裡 我們會嘗試解答這個問題 但首先 我們需要真正瞭解 一枚原子彈的威力 這枚原子彈長約3米 寬約0.7米 比一輛小汽車還要小 但它卻具有相當於 2萬噸普通炸藥的威力 簡稱當量2萬噸 而此時 它正在距離地面約500米的高空 開始引爆 光突然出現在空中 它比1000個太陽還要明亮 能夠穿過人們驚訝的瞳孔 直接將視網膜灼傷 熱 緊隨其後 數千攝氏度的高溫 可以將鋼鐵化作氣體 讓城市淪為火害 至於碳基生物 也只能留下影子一樣的痕跡 但這些還只是這顆原子彈三分之一的威力 隨後 爆炸中心形成的火球向外膨脹 猛烈壓縮周圍的空氣產生衝擊波 它以超音速向四周擴散 在人們聽到巨響之前 就已經將一切積壓的支離破碎 隨著火球的冷卻 一團淹住高達萬米的蘑菇雲騰空而起 直插雲霄 而這還沒有結束 核爆炸除了光和熱 還會產生一種殺傷力極強的能量 核輻射 這些看不見的高能粒子和射線 能夠殺死細胞 讓人輕則噁心嘔吐 重則骨質身亡 就算爆炸結束之後 核輻射也不會立刻消失 煙雲中殘留的放射性顆粒 會變成黑雨落回地面 持續污染這片土地 即便你足夠幸運 因為地下室等掩體的庇護而毫髮無傷 但當你從掩體中走出來 眼前慘烈的景象 也會讓你留下永久的心理創傷 那麼到底是什麼 讓原子彈擁有如此巨大的威力 答案就藏在它的名字裡 原子 然而釋放出這種死神之力的 卻是無數天才的發現 時間回到1938年 第一位天才登場 德國化學家哈恩 用中子作為炮彈 去轟擊有元素的原子核時 發現它竟然裂開成了兩個星核 受到細胞分裂的啟發 這個過程被命名為核裂變 而有核裂變不僅產生了新的元素 還釋放出了巨大的能量 物理學家麥特納計算發現 這些能量和原子核分裂後減少的質量 恰好符合愛因斯坦智能方程的規律 原本只存在於理論中的能量 就這樣變成了現實 但僅憑一次裂變還不夠 直到約裏奧·居里夫婦和費米等人發現 由原子核裂變的同時 還產生了兩到三個中子 這些刺激中子可以繼續誘發核裂變 使反應自動進行下去 稱為鏈式反應 這意味著如果原料足夠 就能產生難以想像的能量 至此 原子能開發的最後一塊理論拼圖被補齊了 然而彼時的世界正籠罩在戰爭的陰影之下 為了不讓納粹德國利用這些發現製造新型武器 物理學家希拉德等人聯合愛因斯坦 向美國總統羅斯福寫信 希望他們能夠率先開展相關工作 而這是這封信開啟了美國的原子彈研究 並發展成了日後聞名於世的曼哈頓計劃 於是眾多天才齊聚美國 只為了趕在納粹德國之前將原子彈研製出來 但是即便是全世界最聰明的頭腦 想要在如此之短的時間內 將如此前沿的理論落地也並不容易 在鏈式反應中 如果每次裂變後剩餘的中子數量恰好等於1 反應便會穩定地進行下去 達到所謂的臨界狀態 此時所需要的核材料數量稱為臨界質量 只有大於這個臨界質量纔可能引發爆炸 1942年 物理學家費米成功實現了人類的第一次鏈式反應 使用的原料是相對原子質量為235的元素 鈾二三五 然而作為自然界中唯一容易實現核裂變的元素 鈾二三五在油礦中的佔比僅有0.72% 因此原本只需要260克純鈾二三五 就能達到的臨界狀態 實際試驗中卻足足用了52噸核燃料 顯然這樣的體量根本無法滿足武器的要求 要製作原子彈 鈾二三五的純度必須要達到90%以上 為此曼哈頓計劃專門建造了兩座濃縮鈾工廠 其中一座耗費了15000噸純鈾用於製作導線 而另一座光是耗電量就和整個紐約市相當 最終在耗費了20多億美元動員超過60萬人後 曼哈頓計劃成功造出了三枚原子彈 其中一枚被命名為小男孩 1945年8月6日它在日本廣島上空引爆 這是一枚槍式原子彈 啟動時炸藥將一小塊核材料打入另一塊之中 使它們整體達到臨界質量 引起核爆炸 它的設計十分簡單 但核材料利用率低只有1.2% 三天後降落日本長崎的原子彈胖子 則採用了另一種內爆式結構 軍部在外層炸藥形成向內聚集的衝擊波 壓縮核材料使其密度增大 從而迅速達到臨界質量並引發爆炸 雖然結構相對複雜 但它的核材料反應更加充分 利用率高達20% 就這樣原子彈正式誕生了 人類歷史也隨之進入了一個新的時代 可是面對這個新的時代 正如奧本海默所說 少數人笑了也有少數人哭了 大多數人則沉默不語 這究竟是一個怎樣的時代 它會毀滅在原子彈的手中嗎 其實從某種角度上講並不會 大約6600萬年前 一顆小行星撞擊地球 引發了一代霸主恐龍的滅絕 但即便如此地球依然照常運轉 生命仍然延續至今 而包括原子彈的加強版氫彈在內 人類總共擁有約1萬2千枚核彈 就算把它們合成一個超級炸彈 爆炸後釋放的能量 也不及那次小行星撞擊的萬分之一 對一顆經歷了46億年滄桑的星球而言 實在有些微不足道 但儘管如此 對於普通人而言 原子彈依然足夠可怕 它可以輕易摧毀一座具體的城市 無差別的殺死目標範圍內的每一個人 它的代價如此之大 以至於美蘇經過數十年的軍備競賽後得出結論 核戰爭沒有贏家 因此在某種程度上 核彈竟然造成了一種微妙的平衡 即便是在冷戰的巔峯時期 也依然能夠維持和平 1961年 美國率先在土耳其等地 部署了大量裝有核彈的導彈 射程直達蘇聯首都莫斯科 作為反擊 次年蘇聯便在古巴祕密部署核彈 這讓美國感到了嚴重的威脅 同年10月 美國宣佈武裝封鎖古巴 戰爭一觸即發 這就是著名的古巴導彈危機 而就在氣氛最緊張的時刻 一封來自赫魯曉夫的信送達白宮 信中充滿了強烈的避免核戰的情緒 兩天後 雙方達成一致 蘇聯宣佈撤走古巴的導彈 危機就此解除 實際上 像這樣的危機 歷史上還發生過多次 新生的中國也不例外 在朝鮮戰爭時 節節敗退的美國 企圖用原子彈威脅志願軍撤離戰場 在1958年臺海危機時 美國再次搬出原子彈 阻止中國統一臺灣 甚至連曾經的老大哥蘇聯 也在1969年中蘇邊境衝突時 威脅將原子彈作為打擊中國的重要手段 不過現在 這樣的危機已經很少出現了 但它並不是憑空消失的 而是因為中國造出了自己的原子彈 今天 我們再也不用擔心原子彈能否毀滅世界了 至少它不會允許毀滅你的世界