Physics 版 (精华区)

发信人: yanyanyan (风), 信区: Physics
标  题: ５９　在原子弹爆炸时，有些物质转化成能量。有没有
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年02月21日17:24:06 星期三), 站内信件


５９　在原子弹爆炸时，有些物质转化成能量。有没有
　　　可能反其道而行之，把能量转化成物质呢？

　　能量是肯定有可能转变成物质的，不过，要想大量做到
这一点，在实践上却办不到。现在我们就来看看这是为什么。
　　按照爱因斯坦的狭义相对论，Ｅ＝ｍｃ＾２（碧声注：
ｃ的２次方）。这里Ｅ代表能量，以尔格为单位；ｍ代表质
量，以克为单位；ｃ代表光的速度，以每秒厘米为单位。
　　光在真空中行进的速度非常接近于每秒３００亿（３×
１０＾１０）厘米。ｃ＾２这个量代表ｃ×ｃ的乘积，即等
于３×１０＾１０×３×１０＾１０＝９×１０＾２０。这
就是说，ｃ＾２等于
　　９００，０００，０００，０００，０００，０００，
０００。
　　因此，从理论上说１克的质量（ｍ＝１）可以转化成９
×１０＾２０尔格的能量。
　　尔格是个非常小的能量单位。我们比较熟悉的单位是千
卡（大卡）：１千卡大致等于４２０亿尔格。１克质量在转
化成能量时大约产生２．２×１０＾１１（即２２００亿）
千卡。你每天只要从你吃下的食物得到２，５００千卡的能
量，就可以生活得很舒服了。要是你有１克物质所代表的能
量可以利用，你就有了一个够你维持２４０，０００年的能
源，这不管是用什么人的标准来衡量，都是一个巨大的数目。
　　换一种表示方法吧！如果１克物质所代表的能量能够完
全变成电能，那么，它可以供一盏１００瓦的电灯泡连续点
燃大约２８０，０００年。
　　再换一种说法，那就是，１克物质所蕴含的能量相当于
燃烧７千万加仑汽油所得到的能量。
　　因此，既然原子弹里有数量相当可观的物质变成能量，
那么，原子弹爆炸时会造成那么巨大的破坏作用，也就不足
为奇了。
　　这种转化可以朝两个方向进行。如果说物质能够转化成
能量的话，能量也可以转化成物质。这是任何时候都可以在
实验室里参观的：一种能量非常高的粒子——γ射线光子
——能够不太费劲地转化成一个电子和一个正电子。这时，
物质转化成能量的过程就颠倒过来了：现在是能量通过这种
方式转化成物质。
　　但是，这时形成的物质只包含两种非常轻的粒子，它们
的质量小到几乎等于零。用这样的原理能够产生更多的物质
——多到甚至看得见的物质吗？
　　可是，这一来你可就用得上算术了：既然１克物质可以
转化成燃烧７千万加仑汽油所产生的能量，那么，燃烧７千
万加仑汽油所产生的全部能量，也仅仅能够产生１克物质。
　　即使有人想作一次表演，不惜倾家荡产去积集只能够产
生１克物质的全部能量（并且这能量可能要比所需要的能量
多好几倍，因为总会有一些必不可少的消耗），也还是无法
做到这一点。事情很简单：所需要的能量既不可能足够快地
全部产生出物质来，也不可能全部集中在一个一下子能产生
出１克物质的充分小的体积里。
　　可见，这种转化在理论上虽然有可能实现，但在实践中
却完全做不到。不错，根据科学家们的推断，宇宙中的物质
过去一度是由能量形成的，但是，形成这些物质的任何一组
条件肯定是我们现在在实验室里无法再现的。


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