故事的开始是一个典型的穿插式的叙述方法,将由小罗伯特约翰康尼饰演的野心勃勃的政治家发起对奥本海默历史上翻过的错误进行内部的安全评审会议以及奥本海默启蒙阶段的大学时期开始。
在奥本海默阅读了爱因斯坦的广义相对论及狭义相对论后,奥本海默对原子的理论产生了极大的兴趣。
电影中最开始描述的是原子层面的电子围绕原子核运动的理论。
其中有一段对原子和物质的解释令人印象深刻,原子之所以会形成物质是因为原子之间存在强相互作用力。原子弹跟普通的诺贝尔炸药的重要差别是通过中子轰击铀235带来的链式反应,链式反应是一种在中子轰击铀235后所产生的更多的中子对其他的铀235进行轰击,铀235在被中子轰击后会产生裂变成两块质量较轻的核,同时还能放出中子。
可这种现象之前是没有被人们发现的。在奥本海默在理论实验室的时候,广义相对论与狭义相对论被用来论证恒星的演进周期,并在这种研讨的氛围中,发现了在恒星中的物质没有办法维持稳定状态时候恒星会向内进行压缩并形成黑洞。直到德国率先发现了中子轰击铀会产生裂变现象,这里有一种全世界科学家一起的共享精神的存在。而这里也为后面被进行审查产生了较大的影响。因为开源开放被怀疑产生了泄密问题。1942年,38岁的奥本海默开始主持研发世界上第一颗原子弹。1943年,洛斯阿拉莫斯国家实验室在新墨西哥州沙漠建立,冯·诺依曼、费米、玻尔、费曼等众多著名科学家被招募进来,参与研发工作。在搭建核武器研究中心的时候分为了以下几个组,分别为负责数学的、负责理论物理的、负责炸药的、负责实验物理的。两种爆炸模式由冯诺依曼提出。
很有意思的事情是在我上学的时候物理院正好在我们系,我们系最开始的名字是物理与电器信息工程学院,我很多的同学在学完物理以后去做了老师,也有很优秀的同学,读到了博士,有一个学姐考到了哈尔滨工程大学的研究生,并读到了博士,前段时间看她的朋友圈,她现在应该在中国科学院核物理研究中心。
其中原子弹的爆炸模式分为内爆和冲击爆。内爆是我们熟悉的原子弹,冲击爆是我们熟悉的氢弹。
整个电影中除了放射性元素钚以及放射性元素铀以外还提到了几个核物理实验中重要的角色,氚、重水、石墨。而这些元素的核心目标分为以下几种。以核电站的角度来说为了使核反应的进程变慢,最核心的是需要控制链式反应中中子的释放速度,重水和石墨可以很好的减少中子释放速度,让铀的裂变过程的速度变得可控。
铀的裂变是否存在足够强的中子轰炸引发其他的元素产生裂变反应,这是剧中在实验前的一个顾虑,这里需要数学去验证裂变他的能量边界在哪里,到哪一位元素会因为中子能量不足终止裂变的链式继续持续。终止反应的界限在哪里。
核裂变爆炸和火药爆炸之间的主要差别在于它们的能源来源和物理原理。以下是它们之间的一些关键区别:
- 能源来源:核裂变爆炸的能源来源是原子核的分裂,而火药爆炸的能源来源是化学能。
- 物理原理:核裂变爆炸是由于原子核分裂时释放出的能量,而火药爆炸是由于化学反应中的能量释放。
- 剧烈程度:核裂变爆炸通常比火药爆炸更加剧烈和强大。这是因为核裂变反应释放的能量可以瞬间转化为大量的热和光,而火药爆炸的能量释放速度相对较慢。
- 危害程度:核裂变爆炸的危险性比火药爆炸更高。核裂变反应可能会导致核辐射污染,而火药爆炸可能会产生有毒气体和碎片。
- 应用领域:核裂变爆炸通常用于核能发电、核武器等领域,而火药爆炸通常用于军事、矿山开采等领域。
总之,核裂变爆炸和火药爆炸之间的区别在于它们的能源来源、物理原理、剧烈程度、危害程度和应用领域。
中间差一部分关于量子力学的介绍,量子力学中典型的几个场景。以下信息排名不分先后,
量子跃迁是指量子系统从一个能级跃迁到另一个能级的过程,这种跃迁的结果是系统的能量发生变化。量子跃迁通常发生在光谱分析、原子发射光谱和原子吸收光谱等实验中。在量子跃迁中,量子系统从一个能级跃迁到另一个能级时,会释放或吸收一定量的能量,并且通常会伴随着光子的发射或吸收。
除了量子跃迁,量子力学还涉及量子振荡、量子退相干、量子概率、量子隐形传态等概念。量子振荡是指量子系统在两个能级之间来回振荡的过程,量子退相干是指两个量子粒子之间纠缠关系的消失,量子概率是指量子系统在某个状态出现的概率,量子隐形传态是指量子系统之间实现信息传输而不会被外界观察到的过程。
在量子力学中,最典型的场景之一就是量子纠缠,即两个或更多粒子之间的一种特殊的关联,使得它们之间的状态不能完全独立地决定。另一个典型的场景是量子隐形传态,它利用量子纠缠实现两个粒子之间的信息传输,而不会被外界观察到。此外,量子计算也是量子力学中一个非常重要的场景,它利用量子粒子的并行处理能力来实现计算任务。
另一个典型的场景是量子计算中的量子纠错编码,它利用量子纠缠实现对信息的纠错和保护,使得信息传输更加安全可靠。此外,量子力学还被广泛应用于分子生物、凝聚态物理、核能等领域,以探索和理解这些领域的基本规律。
最后,量子力学也被用于实现量子加密技术,这种技术利用量子纠缠来实现对信息的加密和解密,从而提高信息传输的安全性。
那为什么这里忽然要插入一些量子的知识呢,因为有小伙伴可能会对量子跃迁与核裂变之间是否存在关系有疑问。
量子跃迁和核裂变之间有一定的关联。量子跃迁是指原子从一个能级跃迁到另一个能级时释放或吸收的能量。而核裂变是指原子核分裂成两个或更多较小的原子核,从而释放出能量的过程。
在核裂变过程中,原子核被外力撞击或受到其他形式的能量激发时,原子核内的能量会增加,原子核就会从较高的能级跃迁到较低的能级。当原子核的能级跃迁到一定程度时,原子核就会分裂成两个或更多的较小的原子核,释放出大量的能量。
这个能量释放的过程与量子跃迁有一定的相似性,因为原子核的能级变化也涉及到能量的吸收或释放。同时,核裂变也涉及到量子力学原理,如波函数的叠加原理和不确定性原理等。
因此,量子跃迁和核裂变之间有一定的关联,但它们并不是完全相同的过程。量子跃迁是指原子的能级变化,而核裂变是指原子核的分裂。
所以到这里我们忽然知道了为什么这里我们需要数学家帮忙来对核裂变进行预估。
和我们之前提到过的中子终止裂变的元素是至关重要的,如果中子轰炸原子核的能量足够强,那么即便是氢原子也有可能产生裂变反应。可现实中的实验让我们知道了中子轰炸原子核的停止条件是无铀235为止。
今天的所有元素来源都是氢原子。在不断的随机过程中,各种能量的转换形成了今天我们世界的各种元素。在大爆炸数千万年之后,由于引力作用,空间中分布着大量气体云团(主要由氢、少量氦组成),其中一些开始收缩并加速旋转,并形成恒星盘(类似于太阳系形成时期)。当恒星盘内部压力足够高时(约1500万K),就会触发核聚变反应,并形成恒星。恒星内部发生着连续不断地核聚变反应,并释放出巨大能量支撑恒星稳定存在。在这个过程中,恒星内部会逐渐形成更重更复杂的元素。例如,在太阳内部主要发生着普罗顿-普罗顿链反应(p-p链反应),将四个氢原巨星,并将外层气体抛出形成行星状星云,最后留下一个白矮星;大型恒星(如蓝巨星)会在内部发生更高级的核聚变反应,合成更重的元素,直到铁为止。当铁核达到临界质量时,恒星会突然塌缩并爆炸为超新星,将大量重元素抛向宇宙空间,并留下一个中子星或黑洞。
在超新星爆炸的过程中,由于温度和压力极高,会发生中子俘获过程,即原子核吸收大量的中子并形成更重的元素。这个过程可以产生铁以上的所有元素,包括金、银、铂等贵金属。另外,死亡恒星之间的碰撞也会合成出重元素。例如,在2017年,天文学家观测到了两颗中子星相撞的引力波和电磁波信号,并发现了大量的重元素形成。
这里引出了爱因斯坦的上帝到底投不投掷色子的假设。
恒星的前身是聚集的大量气体云团,聚集的大量气体云团形成恒星盘,恒星盘通过聚变反应形成恒星,恒星在通过光子释放的形式释放了能量后变成红矮星,聚变反应生成的新元素会沉淀在恒星核心,中子星和黑洞的元素在元素周期表上远远大于铀。排位越靠后的元素稳定周期越短因为所需要维持稳定的能量量级巨大。铀和钚在天然环境中存在的比例很低,需要离心机进行元素的浓缩,以前北京离心机主要的任务是对原始的铀矿石进行浓缩提炼工作。
铀(Uranium)是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。
关于奥本海默被政客迫害的事情,我想跟政府没有关系,跟利益群体息息相关,对于一个有着成就的人来说,一个没有那么高的成就的人只能通过寻找他身上的问题才能将有成就的人的成就转移到自己的身上。所以我认为奥本海默剧中变现的迫害是由于政客群体中一些希望借助小聪明的人所造成的而非整个政府群体所造成的问题。 |