提問：愛因斯坦的方程E=mc² 有什麼意義？

回答：從曆史來看，質能方程E=mc² 展現了裂變會産生能量，所以它是怪異放射性的一個競争者（似乎是放射性鋇元素的一部分）在鈾元素被慢速中子轟擊的時候。

圖解：這個沒有注明日期的照片是著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦教授，相對論的作者。

弗裡施和邁特納在1938年的冬天去遠足的時候讨論了這個項目。邁特納猜測原子核或許裂開了（她說的是“裂變”——從細菌中分離——一個生物學隐喻），但是弗裡施知道，原子核是很難被撬開的，不容易被這樣破壞掉。他不認為原子核是能量的源頭。

邁特納記得所有元素的平均質量虧損，所以1938年在荒地裡，她能夠靠一根筆和一張紙得出“裂變産物”元素的“斂集率”虧損，比如碘元素，鋇元素或锶元素（比鈾元素——最開始的物質還要大）。因此一個鈾原子可以分裂成兩個原子核，它們失去的質量比一個鈾原子失去的質量多。鈾和裂變産物之間“失去質量”的差異可以提供所需的能量，能量釋放時每E=mc²。“這都合适，”弗裡施寫道。

（圖：莉澤·邁特納。奧地利-瑞典原子物理學家。她的衆多成績中最重要的是她第一個理論解釋了奧托·哈恩1938年發現的核裂變。1939年2月11日，邁特納和弗裡施發表核裂變的論文。）

從我們現代的眼光看來，這有點落後了。一旦原子核之間的吸引力被克服，能量就從碎塊的電磁排斥中産生了。但是能量被吸引的可能性由這些力的總和提供，這些力的總和要足夠大才會在能量釋放之後（變成了光和熱）出現質量虧損。所以邁特納所需的要展示的時假設裂變反應是“放能的”（産生能量）。

（圖：核裂變）

如果是這樣，那這個關于裂變的新公設不違反熱力學第一定律，并且他們在這個時候不需要擔心有效機制。他們隻需要解決弗裡施的“第一定律”對熱力學的違反。

熱力學第二定律關注到，每當産生熱和/或輻射并擴散到空中時，便是每次自發的核反應或衰變發生時。

（圖：愛因斯坦與質能方程）

這來自愛因斯坦方程與核威懾的有關的觀點（況且，愛因斯坦-西拉德之信在二戰之後變得有名）。但是在我們發現這點之前，丢失的質量并不是對裂變能量的解釋，僅僅是能量變得活躍并離開的一個副作用。邁特納指出，這種預期的副作用是那裡有大量能量的反應。

産物應該會在它們變冷之後變得更輕。因此裂變反應會産生自由或活躍得能量（光和熱），而不是忍氣吞聲。這樣，它會是自發的，（或至少，它是容易發生的，因此可能是一個流程。 ）

放射性與核能

人們很容易注意到，在1897年放射性被發現之後，放射過程産生的總能量比任何已知的分子變化産生的能量大差不多一百萬倍。不過，一個疑問産生了：這些能量是從哪來的？在排除某些微粒的吸收和釋放之後，大量儲存在物質中潛在能量的出現，被歐内斯特·盧瑟福和弗雷德裡克·索迪在1903年提出。盧瑟福也提出這些内部的能量是儲存在通常物質中的。他接着在1904年推測。

（圖：盧瑟福）

如果找到可以控制放射性元素衰變率的方法，巨量的能量就可以從少量的物質中獲得。

愛因斯坦的方程絕不是大量能量從放射性衰變中釋放的解釋（這來自原子的力量直到1905年才被了解）。不管怎樣，巨大的能量從放射性衰變中釋放（被盧瑟福測量過）是比測量物質總質量的改變（依然很小）要容易的。愛因斯坦的方程，從理論上講，可以通過測量反應前後的質量變化來測量能量。但是實際上，在1905年，這些質量的變化對測量來說還是太小了。

在這之前，用熱量計測量放射性衰變能量是容易的，作為對愛因斯坦方程的檢驗，被認為會使測量質量差的變化成為可能。愛因斯坦在他1905年的論文中提到，質-能等效也許會被放射性衰變（釋放出足夠的能量，1905年知道了粗略的數量）測試到，在從系統中消失時可能被稱出重量（變成了熱量）。不過，放射性因為它不會改變的溫和，會繼續進行，（甚至在簡單的核反應能通過質子轟擊進行的時候），因為放射性反應非常慢。這大量的可用能源會有無盡的實用性的概念，很難被證實。盧瑟福在1933年的報告中澄清，這些能源不能被有效開發：“不管是誰，想要從原子中轉化出能量簡直是做夢。”

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. forbes-初霁

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