原子弹爆炸的威力有多大?

1945 7月16日清晨,在新墨西哥州南部一望无际的沙漠中,一场神秘而危险的实验即将开始。参与实验的科学家、工程师、军官等相关人员,都在距离试验中心近1000米的地堡里,脸朝下趴着,等待这一激动人心的时刻的到来。他们紧张得一句话也说不出来。终于,在5点29分,伴随着强烈的闪光和震耳欲聋的巨响,一个比太阳亮10倍的火球迅速膨胀升起。火球先是变成金色,然后是紫色、深紫色、灰色和蓝色。与此同时,地面上掀起了一股浓浓的深褐色尘柱。当尘柱追上直径500米的火球时,形成了高达10公里的蘑菇状烟云。世界第一颗原子弹试验成功了!

原子弹爆炸是一个剧烈的核裂变过程,这个过程中释放的巨大能量在理论上是可以精确计算的。但是,从技术上讲,我们能做些什么呢?原子弹实际爆炸时的威力有多大?需要依靠精密仪器的测定。为此,科研人员设计了数十种核测量方法。人们在为地堡里的实验成功欢呼的同时,也在急切地等待着测量的结果。

突然,一个穿着厚重防护服的人从掩体里冲了出来,朝着试验的方向跑去。这个勇敢的人要做什么?只见他一边跑,一边把事先准备好的许多小纸片举在头上,撒在风中,纸片立刻随着气流飘动。这时,他又转过身来,看着小纸片的飘落,随着小纸片的飘动跑着,一边跑一边数着自己的脚步。当他捡起掉在地上的纸,气喘吁吁地回到地堡时,所有人都看出他是著名的物理学家费米。

我看到他很激动,说:“大家听着,第一颗原子弹爆炸的威力大约相当于两万吨普通军用炸药爆炸时释放的能量。”

要不是他在物理学界的巨大威望,大家都会认为他在虚张声势。甚至因为他的威望,大家对几张纸就能测出原子弹爆炸的威力感到不解和半信半疑。没想到,两个小时后,精密仪器测得的结果和费米的论文测得的结果一样。从此,人们不禁更加敬佩费米。

物理学家费米如何用纸计算原子弹爆炸的威力?原来,原子弹爆炸时有三种形式释放出巨大的能量:一是爆炸中心产生极高的温度,辐射出大量的热量;第二是附近的空气受热膨胀,产生强大的冲击波;第三是产生相当多的放射性粒子。费米计算了能量的三种形式之间的关系,所以只要测量一种能量,就可以计算出总能量,也就是原子弹爆炸的威力。费米选择测量冲击波的能量。这种能量,也就是强气流的能量,是最容易测量的。气流的能量与气流的速度成正比,气流的速度可以看作是纸张漂浮的速度。那么怎么知道纸飘动的速度呢?纸的速度是纸漂浮的距离除以它漂浮的时间。只要你练习好每一步的准确距离,提前计算好每一步的准确时间,当你拿着小纸片跑的时候,记下小纸片落地的时候已经跑了多少步,跑到小纸片落地的地方又跑了多少步,这样你就可以得到小纸片漂浮的距离和时间,你就知道纸的速度了。当然,这种方法计算出来的爆炸威力只能是一个近似值。