愛因斯坦相對論 提供牢固理論基礎
近日的國際舞台有點兒風起雲湧，今天我們就談一談其中的一個重要「角色」-核子武器。
創著名公式E = mc2 去信美總統促「曼克頓計劃」
能量對人類的生活十分重要，因此隨着文明的發展，一直在開發及利用一種又一種更強大、更方便的能源。人類祖先進入農耕社會，其實是在利用從植物的光合作用收集到的太陽能。
後來人類發現了石油和煤這些化石能源，利用在地底累積了數千萬年的能量庫存。蒸汽機善用這些化石能源、把它們轉化為動力，推動了西方工業革命的急促發展。
其後，基於法拉第（Michael Faraday）、麥克斯韋（James Maxwell）、愛迪生（Thomas Edison ）、特斯拉（Nikola Tesla）等科學家的努力，電能被廣泛利用去改善生活。到了20世紀，愛因斯坦（Albert Einstein ）的相對論為理解及應用核能提供了牢固的理論基礎。
愛因斯坦的著名方程式，E = mc2，當中的c代表光速，是一個不變的數值，因此這個方程式其實是在告訴我們，能量（E）跟質量（m）是可以互換的，而當中的c2就是「兌換率」。（這就好比7.8這個數字可以幫我們把美金轉換成港幣一樣。）
在一些原子核之間的反應中，「原材料」的總質量比「製成品」的總質量大，看來是有些質量在這些核子反應中消失了。這些消失了的質量，就是轉化成能量釋放到四周環境中。c2是一個很大的數值，因此很小的質量就能變成龐大的能量。
中子撞原子核引發連鎖反應
一些元素的原子核，例如鈾-235（uranium-235），由較多的質子（proton）和中子（neutron ）組成，並不是很穩定，因此當一顆中子擊中一個鈾-235原子核，這個原子核就會「被擊碎」成其他較小的原子核，同時釋放出幾枚中子。這個過程我們稱為「核裂變」（nuclear fission ）。
這可以是一個很可怕的過程。如果有一些鈾-235原子核聚在一起，那麼第一次核裂變中釋放出來的中子就會擊中附近的其他鈾-235原子核，引發另一輪的核裂變；當然其後產生的中子又會誘發再一輪的核裂變，如此類推，所引發的連鎖反應就會釋放出極龐大的能量。
這就是原子彈（atomic bomb）（包括投到日本長崎和廣島、用以結束第二次世界大戰的那兩枚）的基本原理。
第二次世界大戰期間，科學家們早已意識到核子反應的威力。可能是有感於戰況激烈、擔心德軍也會發展核子武器，在1939年兩位熟悉核子反應的科學家，愛因斯坦及西拉德（Leo Szilard），給當時的美國總統羅斯福寫了一封信，指出核武的可能性，並建議美國動用資源，研究如何製作第一個原子彈。
羅斯福總統最後接納提議；這就是有名的曼克頓計劃（Manhattan Project ）的由來。
小 結
人類發現了一種新能源，卻不可避免地開啟了另一條自相殘殺的路徑。下一次再跟大家討論氫彈這種核武，以及核武對我們的影響。 ■張文彥博士
作者簡介：香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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