核裂變以及氫聚變反應(yīng)所釋放的都是核能，那么，核能是怎么產(chǎn)生的呢？

【專家解說(shuō)】：原子學(xué)說(shuō)的起源 以前人們有的認(rèn)為物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，有的人認(rèn)為物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，為了這件事情，大家爭(zhēng)論不休，形成了原子說(shuō)和分子說(shuō)兩種不同的理論。經(jīng)過(guò)幾千年，人們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的原子說(shuō)和分子說(shuō)都不能解決問(wèn)題，于是又提出了一種新的學(xué)說(shuō)，叫做原子分子說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為：(1)物質(zhì)是由分子組成的，分子是保留原物質(zhì)性質(zhì)的微粒。例如，糖溶解在一杯水里，糖分子遍及全杯水，水就有了甜味。(2)分子是由原子組成，原子則是用化學(xué)方法不能再分割的最小粒子，它已失去了原物質(zhì)的性質(zhì)。例如，我們平時(shí)食用的食鹽(氯化鈉)的分子是由鈉原子和氯原子組成的，氯是有毒的，顯然食鹽的性質(zhì)與氯和鈉的性質(zhì)截然不同；另一方面，完全無(wú)害的元素碳和氮，組成的化合物卻可以是劇毒的氣體氰(CN)化物。 看到原子 原子結(jié)構(gòu)分裂圖 我們熟悉的自然界的物質(zhì)有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。可以這樣理解：固體的分子排列得比較整齊和緊密，分子運(yùn)動(dòng)的范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)是很小的；液體分子的排列就自由些和松散些，因此分子運(yùn)動(dòng)的范圍就比較大些；氣體的分子，表現(xiàn)得最自由，它們往往或多或少地獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，與其它的分子無(wú)所牽連。永無(wú)休止的分子的劇烈運(yùn)動(dòng)足以說(shuō)明氣體的性質(zhì)。后來(lái)計(jì)算出在一秒鐘內(nèi)，氣體中的一個(gè)分子和其它分子的碰撞次數(shù)就達(dá)50余億次。氣體分子的運(yùn)動(dòng)，就總體來(lái)說(shuō)，它全是不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 從19世紀(jì)中期，開(kāi)始了氣體分子的運(yùn)動(dòng)論的研究。這一研究取得了巨大的成功，科學(xué)家們根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論確定了原子的質(zhì)量和直徑。各種原子的大小不同，它們只有1億分之一至1億分之四厘米。50萬(wàn)個(gè)原子只能排滿頭發(fā)絲細(xì)的距離，500萬(wàn)個(gè)原子排成一行，也只不過(guò)是在我們這里的一個(gè)小句號(hào)的范圍里。原子的重量只有1千萬(wàn)億億分之一克。一杯水的重量與其中的一個(gè)原子的重量相比，約等于地球的重量與其上的小塊磚頭的重量之比，可見(jiàn)原子是何等的微小。長(zhǎng)期以來(lái)，人們并沒(méi)有用肉眼看見(jiàn)過(guò)原子。原子，就是在高倍顯微鏡下，在近代電子顯微鏡下也很難看見(jiàn)。但是，人們對(duì)原子的客觀存在不再懷疑。這是為什么呢？因?yàn)椋l(fā)展科學(xué)和檢驗(yàn)真理的唯一可靠的標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)踐。人類的大量的生產(chǎn)實(shí)踐，間接地證實(shí)了原子的存在，用原子分子學(xué)說(shuō)可以準(zhǔn)確無(wú)誤地解釋和指導(dǎo)我們的生產(chǎn)實(shí)踐。 一直到1970年，才有一位美國(guó)科學(xué)家報(bào)道說(shuō)，他借助掃描電子顯微鏡第一次觀察到了單個(gè)的鈾和釷的原子。1978年2月，日本一位科學(xué)家宣布，他們用具有超高度分辨能力的電子顯微鏡拍攝了世界上第一張?jiān)拥恼掌?，看到了幾種原子的圖像。 2001年，中國(guó)科學(xué)家汪正民用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在國(guó)際上首獲原子體系（銣原子）不同電子云影相。 核能誕生 發(fā)現(xiàn)原子后，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)原子核能夠發(fā)生分裂，也就是一個(gè)原子核分成兩個(gè)原子核、三個(gè)原子核……而且在分裂后還能產(chǎn)生很大的能量。 鈾核裂變?yōu)閮蓚€(gè)碎片（兩個(gè)新的原子核）的消息立即傳遍了全世界。緊接著各國(guó)科學(xué)家們都證實(shí)：鈾核確實(shí)是分裂了。 鈾核分裂產(chǎn)生的這個(gè)能量，比相同質(zhì)量的化學(xué)反應(yīng)放出的能量大幾百萬(wàn)倍以上！就這樣，人們發(fā)現(xiàn)了“原子的火花”，一種新形式的能量。這個(gè)能量就是原子核裂變能，也稱核能，或原子能。但當(dāng)時(shí)，人們只注意到了釋放出驚人的能量，卻忽略了釋放中子的問(wèn)題。稍后，哈恩、約里奧·居里及其同事哈爾班等人又發(fā)現(xiàn)了更重要的一點(diǎn)，也是最引人注目的一點(diǎn)，就是：在鈾核裂變釋放出巨大能量的同時(shí)，還放出兩、三個(gè)中子來(lái)。 這是又一項(xiàng)驚人的發(fā)現(xiàn)。為什么呢？ 一個(gè)中子打碎一個(gè)鈾核，產(chǎn)生能量，放出兩個(gè)中子來(lái)；這兩個(gè)中子又打中另外兩個(gè)鈾核，產(chǎn)生兩倍的能量，再放出四個(gè)中子來(lái)，這四個(gè)中子又打中鄰近的四個(gè)鈾核，產(chǎn)生四倍的能量，再放出八個(gè)中子來(lái)……。以此類推，這樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，也就是一環(huán)扣一環(huán)的反應(yīng)，又稱連鎖反應(yīng)，持續(xù)下去，宛如雪崩，山頂上一團(tuán)雪滾下來(lái)，這團(tuán)雪帶動(dòng)了其它雪，其它的雪再帶動(dòng)另一塊雪，這樣連續(xù)下去，愈滾愈烈，瞬間就會(huì)形成大雪球，滾下山坡，勢(shì)不可擋。這意味著：極其微小的中子，將有能力釋放沉睡在大自然界中幾十億年的物質(zhì)巨人。 正是由干這一發(fā)現(xiàn)，盧瑟福和同他持同樣觀點(diǎn)的人認(rèn)為開(kāi)發(fā)利用原子能量的設(shè)想不可能的結(jié)論，終于被一種新的科學(xué)手段所動(dòng)搖，并且最后被徹底摧毀了。 1944年，哈恩因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了“重核裂變反應(yīng)”，榮獲該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但是，在這一研究中曾經(jīng)與其合作并作出過(guò)重大貢獻(xiàn)的梅特納和斯特拉斯曼卻沒(méi)有獲此殊榮，對(duì)此，人們不免感到遺憾。特別是對(duì)梅特約而言，是她首先創(chuàng)造性的采用了“原子分裂”這個(gè)科學(xué)史上從來(lái)沒(méi)有過(guò)的名詞，難道僅僅因?yàn)樗且晃慌茖W(xué)家就可以“忽略不計(jì)”嗎？對(duì)此，一直到20世紀(jì)的90年代，仍然有人為她和有同樣命運(yùn)的女科學(xué)家們感到不平。 不過(guò)，尚可欣慰的是，1966年，梅特納博士和哈恩博士，還有斯特拉斯曼博士共同獲得瑞典原子能委員會(huì)頒發(fā)的5萬(wàn)美元的“恩里科·費(fèi)米獎(jiǎng)”。那時(shí)的梅特納已有80高齡，身體很虛弱，不能到維也納去領(lǐng)獎(jiǎng)，是由原子能委員會(huì)主席西博格博士親自到英國(guó)劍橋向她授獎(jiǎng)的。這對(duì)梅特納博士來(lái)說(shuō)，當(dāng)是極大的榮譽(yù)，也是莫大的欣慰。 愛(ài)因斯坦和原子能 愛(ài)因斯坦早在1905年發(fā)表狹義相對(duì)論的原始論文，作為相對(duì)論的一個(gè)推論，他又提出了質(zhì)能關(guān)系。這種關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，對(duì)解釋原子能釋放有重大意義。 在知道原子能以前，只知道世界上有機(jī)械能，如汽車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；有化學(xué)能，如燃燒酒精放出熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸細(xì)怏w和水；有電能，當(dāng)電流通過(guò)電爐絲以后，會(huì)發(fā)出熱和光，等。這些能量的釋放，都不會(huì)改變物質(zhì)的質(zhì)量，只會(huì)改變能量的形式。 例如，兩輛完全相同的汽車，都是5噸，一輛在運(yùn)動(dòng)，一輛是靜止的，運(yùn)動(dòng)的車雖然有動(dòng)能，但其質(zhì)量與靜止的車是完全一樣的，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化；如果運(yùn)動(dòng)的車一旦與靜止的車發(fā)生碰撞，猛然停止時(shí)，動(dòng)能雖然失去了，可我們發(fā)現(xiàn)，汽車在相撞處變得很熱。這是什么原因呢？汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了撞擊點(diǎn)金屬的熱能，而汽車的質(zhì)量仍然沒(méi)有改變，還是5噸。這是用我們的常識(shí)可以理解的。 但愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)質(zhì)能關(guān)系以后，他的理論是，質(zhì)量也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，而且這種轉(zhuǎn)變的能量非常巨大。 例如，原子能比化學(xué)反應(yīng)中釋放的熱能要大將近5千萬(wàn)倍：鈾核裂變的這種原子能釋放形式約為200，000，000電子伏特（一種能量單位），而碳的燃燒這種化學(xué)反應(yīng)能量?jī)H放出4．1電子伏特。原子能是怎樣產(chǎn)生的呢？前面已經(jīng)提到，鈾核裂變以后產(chǎn)生碎片，我們發(fā)現(xiàn)，所有這些碎片質(zhì)量加起來(lái)少于裂變以前的鈾核，那么，少掉的質(zhì)量到哪里去了，就是因?yàn)檗D(zhuǎn)變成了原子能。數(shù)學(xué)上用E＝mc2 的公式來(lái)表示，即：能量等于質(zhì)量乘以光速的平方。由于光速是個(gè)很大的數(shù)字（c＝30，000，000，000厘米／秒），所以質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰亢髸?huì)是個(gè)非常巨大的數(shù)量。愛(ài)因斯坦的理論超出了人們的常識(shí)范圍，這正是他的過(guò)人之處。 愛(ài)因斯坦的這個(gè)質(zhì)能關(guān)系正確地解釋了原子能的來(lái)源，奠定了原子能理論的基礎(chǔ)。