【核武器】让魔性神曲《PPAP》告诉你，原子弹是怎么爆炸的

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精华笔记 

上一集我们讲到核辐射是最厉害的一种辐射，分为alpha、beta、gamma三种，这三种辐射无一例外都是对人体非常有害的。

那么既然谈到了核辐射，我就来给你讲讲会产生这种辐射的一个最大的来源，其实就是核弹，我们先讲原子弹。

原子弹可以说是核辐射的一个集中体现，一颗原子弹爆炸的威力相当于2万吨TNT炸药，这个TNT炸药就是一种最普通的炸药，它的爆炸威力相当于2万吨的这种炸药。一颗原子弹爆炸可以摧毁方圆四公里内的所有事物，它会产生巨大的冲击波，并产生超过1亿摄氏度的核心温度，用毁天灭地来形容原子弹是非常准确的。那么如果要造一颗原子弹，它需要具备什么条件呢？就是说原子弹它的原理是什么样的？

首先来看看一颗原子弹大概长什么样。

你会发现一颗原子弹它其实体积并不大，如果把我们刚才说的2万吨TNT炸药，你给他堆在一块，原子弹的体积跟他们相比起来可以说是一个非常小的小家伙。那这么小的一颗炸弹，它如何能爆发出这么大威力？换句话说，它的能量是从哪里来的？

我们首先要来解释它的能量来源，那么原子弹能量的来源，其实也要归功于爱因斯坦最著名的方程式，E = mc²，等式左边的E就是energy，代表能量，右边的m代表mass，就是质量，c是光速，然后它还要平方一下。这个公式说了一件什么事呢？

所谓的质能方程，它传递的信息就是能量跟质量其实是等价的。我们可以来做一个简单的计算，千万不要听到计算就觉得很头大，这里的计算是非常简单的。首先我们知道光速是一个非常大的数，它是光在一秒钟之内穿越的距离，大概是30万公里每秒。30万公里每秒大概是个什么概念？就是一秒钟可以围绕地球转七圈半，如果我们把它用数字写出来的话，光速就是3后面跟8个0。

我们要注意，右边还有一个平方项，就是光速还要平方一下，这个数字乘出来是多少？是9后面跟16个0，已经没有办法用中文来告诉你这个数字怎么念了。那这么大的数字它给我们一个什么启发呢？如果我们能把质量转化成能量的话，它将释放出巨大的能量。

即便这个时候我的质量非常小，比方说只有1千克，将释放多少能量呢？就是9后面跟16个零这么多的能量，单位是焦耳。那你可能对能量没有什么概念，如果我们用这么多的能量去烧水的话，它可以烧开100亿吨的水。100亿吨的水是什么概念？差不多是我们全国两个月的用水量。

你想想看，如果这一公斤的质量转化成能量的话，它可以供全国人民烧开水，烧两个月，你就可以知道这种能量的释放是多么的巨大！

所以原子弹的能量其实就是一个质能转化的过程，把质量释放出来变成能量，所以它才可以在这么小的一个原子弹当中，释放出如此巨大的能量。我们待会还后讲，这个炸弹看上去可能有两米高，但是真正负责爆炸的核心其实非常小，可能比你的手机也大不到哪去。

那么接下来说说原子弹具体到底是怎么做的？原子弹要能爆炸，关键步骤有三个，分别是裂变、链式反应和临界质量。

首先讲讲看什么叫裂变？裂变其实就是刚才说的让质量转化成能量的过程。简单来说就是那些比较重的元素，分裂成轻的元素，然后亏损了一定的质量，并转化成能量的过程。这句话听上去有点绕口，我来给你慢慢解释。

什么叫比较重的元素？举例来说，在你生活中你肯定有经验，金子肯定是比铁重。因为金子的密度比铁大。然后我们知道万物都是由原子组成的，那你把金子抽象成金原子，这个金原子肯定也比铁原子重。裂变其实就是那些比金子还重得多的元素，它在一个中子的轰击下分裂，分裂成了若干个比较轻的元素，同时释放出能量。

原子弹用来爆炸的原料叫做铀，是一种非常重的金属。它是一种放射性元素，在元素周期表上排位是非常靠后的。我们知道在元素周期表排名越靠后它就越重，铀基本上已经排到倒数第几位了

而且铀这种元素是极其不稳定的，你如果用一个中子去轰击它，就好像你用枪去打一个西瓜一样，一个子弹飞过去，西瓜就会裂成两半。铀原子在一个中子的轰击下，会分裂成什么呢？它会分裂成钡和氪。钡也是一种金属，你如果去医院做过胃部检查的话，你就知道有一种钡餐溶液，喝下去的时候，拍X光就能把你胃部的情况给拍清楚，钡餐溶液当中其实就是这个。

关于另一个元素氪，如果你了解超人的话，你就知道超人是从氪星来的，就是这个氪，它就是一种惰性元素。这就是裂变，在裂变的过程当中，一个比较重的铀分裂成比较轻的钡和氪之后，如果把裂变反应前跟裂变反应后的质量相加，你就会发现反应之后它有一部分质量没了，不知道跑哪去了，那答案是什么？这部分质量转化成了能量释放了出来，这就是原子弹能量的来源，它很好地说明了爱因斯坦的质能方程从质量到能量的转化是怎么发生的。通过裂变反应质量会亏损，转化成能量，这个是第一个关键。

第二个关键词叫做链式反应。我们再来关注一下裂变的过程，你会发现这个过程它不光是一个比较重的原子，分裂成比较轻的原子这么简单。你还会发现它除了分裂成两个轻的元素以外，比方说铀分裂成了钡和氪，同时还会放出3个新的中子。

那这三个新的中子可以用来干嘛？再回想一下，刚才我们说了，为什么铀原子会分裂？是我们用一颗中子去轰击它，一把枪一颗子弹打中一个西瓜，这个西瓜就爆开了。这个时候我告诉你，西瓜不光是爆开了，还同时飞出来3颗新的子弹，这3颗新的子弹可以干嘛？它们可以去打3个新的西瓜。裂变反应当中也是这样的，当一个原子发生了裂变之后，它产生了3个新的中子，这3个新的中子就可以去轰击3个新的铀原子，那么就可以开启新一轮的裂变反应。

那么1变3，3变9，9变27，这个反应就可以一直继续下去，能量也在不断的被释放出来。我们知道铀原子哪怕你再重，你也是一个非常小的微观粒子。一个粒子爆炸就一个粒子分裂，它释放的能量是微不足道的。但是如果成千上万甚至万亿个这样的原子一起进行裂变反应，那就会有巨大的能量被释放出来，这个过程就叫做链式反应。它像多米诺骨牌一样，一环扣一环，形成一个像链条一样的连锁反应，这个是原子弹爆炸的第二个关键因素，链式反应。光一个原子裂变不行，得一连串的原子裂变，才能释放出巨大的能量。

那第三个关键词叫什么呢？叫临界质量。再想想看，我们刚刚说的链式反应，1变3，3变9，9变27，这是一个非常理想的状态。它假设了每一个新的中子出来，都能打到一个铀原子，但是现实中不是这么理想的。任何一个中子飞出来它都有一定的概率会错过其他的铀原子，这个时候为了让链式反应能够发生，中间不要掉链子，我们需要给它一个环境，就是要让周围的铀原子密度足够大，铀原子的数量足够多，才能保证链式反应不断的发生下去，中间不会断。多米诺骨牌每一张骨牌之间的距离都要足够近，一定要保证第一个倒下了，下一个一定会被碰到，这样势必会导致你放的多米诺骨牌的数量要比较多，也就是密度要比较大。临界质量就是类似于这样的概念，质量要大到一定程度的时候，链式反应才能继续下去。

这三个因素缺一不可，首先你要有能裂变的材料，它是能量的来源；其次你要有链式反应，它才能让释放能量的过程不断地进行下去；最后，你未了让进行的过程不断，能够充分的发生，一定要达到临界质量。这个就是原子弹爆炸的基本原理，只有三个要素：裂变，链式反应，和临界质量。

那么理论基础已经有了，具体怎么样去制造？原子弹它真正付诸实践的时候，它的内部结构是什么样的？其实有了这三个条件，我们就知道怎么样去制造了。

首先要明确一点，并不是任何普通的铀元素都可以用来做裂变反应，主要是铀235这种元素，正常自然界广泛存在的铀元素是铀238，具体238跟235有什么区别？我明天再跟你讲。

第一步，要准备两块没有达到临界质量的铀235，先把它们分开，然后当需要原子弹爆炸的时候，我们把这两块铀元素摁到一块，压缩到一起，使它的总质量超过临界质量，这个时候爆炸就会触发，其实是非常简单粗暴的。之后只要拿中子去轰击铀原子，就可以触发链式反应。一个铀235在裂变的时候，会释放出3个中子，构成了链式反应的先决条件，剩下的只要让铀235达到足够大的密度，原子弹就会爆炸。最基本的原子弹的结构，我给你放在了图文区，其实原理非常简单。

之前有一个爆红的网络视频，pen pineapple apple pen，两个东西你apple pen一下它就爆了。当然，这个当中涉及到的工程学的实际操作，有非常多的细节要去对齐。其中具体经历了什么，我明天再给你仔细讲解一下。

总结一下，我们今天讲了原子弹基本的爆炸原理，它的能量来源于质量亏损，质量转化成能量，是爱因斯坦质能方程，E = mc² 的一个最好体现。那么原子弹真正要爆炸，有三个重要的因素，一是裂变，就是那些重的元素分裂成轻的元素，释放出能量；二是要有链式反应，因为你要让这个反应不断的继续下去，一环扣一环才行，单个原子的裂变是没有那么大的能量的；最后，你还要让原子弹达到临界质量，因为只有达到了临界质量，链式反应才能不断地继续下去。

原理听上去非常简单，但是从实施的角度上来说是非常难制造的。首先，制作原子弹的原料，铀235，就很难获得。从开采到演练到提纯，以及之后爆炸的压缩技术，这里面的工程学的难度高了去了，必须由国家力量才能做到。明天我们就来讲，当年美国曼哈顿计划是花了多少人力物力才把这个事情给干成的。最后，请你来开动脑筋思考一个问题：根据我们刚才说的临界质量知识，你来想想看，一颗原子弹它的爆炸威力有没有上限？我能不能去做一颗威力无限大的原子弹？非常期待在留言区看到你的答案。