相対性理論では原爆は作れない。

質問

一般相対性理論は重力に関する理論で、あの有名なE=MC^2によってエネルギーと質量の関係を示しています。しかし、原爆の基本である原子の振る舞いにおいて重力はほとんど関与しておらず、従って原爆を製造するための理論としては一般相対性理論は全く役に立たないと思うのですが。

回答No.5

First_Noel

＞従って原爆を製造するための理論としては一般相対性理論は全く役に立たない

原爆のエネルギー源として，
物質とエネルギーの等価性を表現したのが
「特殊相対論」です．

以上は，ご存知Ｅ＝ｍｃ＾２相対論によるエネルギー源の説明です．
（光速度ｃは小文字で書くのが通例です．
　大文字だと単なる係数（例えば積分定数）のように見えます．）

以下は，相対論を用いて実際に効率良く核分裂を誘発させる原理です．

原子物理では，
・ウラン原子核の核分裂で発生する中性子の発生確率
・ウラン原子核と中性子の衝突断面積（→反応率のようなパラメータの算出に用いる）
などを求めるときに相対論を用います．
（夜店で売っているぼぉーっと光る腕輪とかは原子からの燐光を用いたものですが，
これの原理を説明するときに，相対論が必要となります．）
最小のエネルギーで最大の破壊力を得るために，
どの程度の速度でウランの塊を爆縮させれば良いかも上記に基きます．
原子レベルでの反応は，あるエネルギー以上で粒子が衝突しないと
反応が起こらず，また，エネルギーが大きすぎても反応が起こりにくく，
最適なエネルギー状態と言うものがあります．

勿論，原爆を作る実際の技術は，燃焼学（火薬の），
衝撃波の様子（ランキン・ユゴニオ）など，様々な理論や工学的見地が必要です．
（相対論の予測を実現するための手段．）

補足

ご回答ありがとうございます。　相対性理論は「全く役にたたない」というのは言い過ぎだったと思います。
しかし、原子核の構造など、核反応の本質的な部分を説明できているのでしょうか。
　もし、説明できていないとすれば、原爆は作れないといえると思います。

回答No.4

imoriimori

「原子の振る舞いにおいて重力はほとんど関与しておらず」、これはそのとおりですね。
ですが、そのことが「従って」以下への文にどうつながっていくのか、という点がちょっと「？？？」です。
思うに、重力≒０　→　質量Ｍ≒０　→　E=MC^2≒0、だから相対論は原爆の巨大なエネルギーを説明していない、ということでしょうか。
だとしたら、
「重力≒０　→　質量Ｍ≒０」に飛躍があります。
重力とは無関係に質量は存在します。ニュートンの第二法則、質量＝力／加速度　or加速度＝力／質量　を思い出してください。慣性質量です。

補足

重力と質量の関係が不正確な質問でした。
特殊相対性理論は質量とエネルギーの関係を説明しています。しかしこの理論からは核反応でなにが起っているかわからない。わかるのは質量が少なくなって、それに相当するエネルギーが放出されるという結果だけ。
そして、一般相対性理論は重力と時空間の関係を説明していますが、核分裂に重力はほとんど関係ない。これでは原爆を作れないと思うのです。

回答No.3

masudaya

E=mc^2は一般相対性理論からではなく,特殊相対性理論から,導かれたものです.
この式の意味は,エネルギーの保存則は,質量も含めて見る必要があること.つまり,質量が減少するような物理現象(核分裂や核融合)があった場合,その分をエネルギーとして放出するといっています.その量が,c^2に質量を掛けたものになるので,少しの質量減少でも膨大なエネルギーが放出される,つまり核爆弾をつくる大元になります.
ただ,この式はどうすれば,より大きな質量減少反応が得られるかや,どのくらいの質量の放射性元素を持ってくれば臨界に達するかなどについては一切触れていないので,実際に核爆弾を作る場合は,ほとんど役には立たないといえます.

補足

おっしゃるように、特殊相対性理論から得られるこの式では、実際に核爆弾を作れないと思います。
さらに一般相対性理論で扱っている事柄も核反応の説明には役にたたないと思うのですが。

回答No.2

shidho

E=mc^2は特殊相対性理論から導き出される運動方程式で、
一般相対性理論の重力とはとりあえず無関係です。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96

お礼

ご指摘ありがとうございます。

回答No.1

tatsu8059

高校で習ったような・・・
核分裂の質量変化が莫大なエネルギーを生むので
Ｅ＝mc^2は無駄じゃなかったと思いますよ

参考URL：

http://homepage3.nifty.com/kubota01/NuclearWeaponPriciples.htm

お礼

ご回答ありがとうございます。
質量とエネルギーの関係は重要ですが、それだけで具体的な原爆はつくれないのではないでしょうか。