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【科学家|都说原子弹是用算盘打出来的，那么这些科学家到底在计算着什么？】《横空出世》是一部讲述我国第一颗原子弹的电影 ， 这部电影让我们感受到了激情澎湃的年代 ， 也让我们热泪盈眶 。 在电影当中有一个片段让我们记忆深刻 ， 一群科学家在一个简陋的办公室 ， 用算盘飞快地计算着数据 。 都说原子弹是用算盘打出来的 ， 那么这些科学家到底在计算着什么？
原子弹的基本原理原子释放核能有两种方法：核裂变和核聚变 ， 原子弹使用的就是核裂变 。 在核裂变中 ， 通过中子轰击使一个较大的原子分裂成几个较小的原子 ， 同时质量发生损失而转换成能量 。
原子弹使用的主要材料是铀 。 铀在自然界中主要存在铀238和铀235两种同位素 ， 其中铀235仅占0.7% 。 铀235是裂变的主要材料 ， 当它受到中子的轰击时 ， 它便会分裂成钡和氪并释放能量 ， 同时释放出2~3个中子继续撞击其它铀235 。 在这样的往复循环之下 ， 原子弹发生核链式反应 ， 产生巨大的能量 。
不过 ， 铀238也会吸收中子 ， 但是它并不会继续产生中子来撞击其它铀同位素 。 于是 ， 铀238就会阻止链式反应的进行 ， 因此要对铀原料进行提纯 。 一般来说 ， 武器级的铀至少含有90%以上的铀235.
数据的计算虽然我们已经知道了原子弹的基本原理 ， 但这对于制造原子弹来说仍然是不足的 。 我们还需要知道维持链式反应的临界质量 ， 这与铀的丰度、半径、质量、起爆方式等都有关系 。
这部分计算是非常难的 ， 因为这些方程往往是一些多维偏微分方程 。 我们知道 ， 偏微分方程在代数上是无法求解的 ， 只能通过数值的方法进行计算 。 计算过程也非常复杂 ， 他们必须通过矩阵利用递归方式求出近似解 。 为了得到更精确的解 ， 叠加的精度必须足够小 ， 但这也造成了工作量的增加 ， 因为必须经过更多次数的循环才能收敛 。
在没有现代计算机的情况下 ， 执行上述计算是非常困难的 。 于是 ， 许多科学家用算盘组成了一个人力计算机 ， 每人负责一个点的计算 ， 最终汇总起来就可以得到我们想要的结果 。 这也就是众多科学家聚在一起打算盘的原因 。
如果说原子弹全靠算盘打出来 ， 确实是有点以偏概全 ， 因为当时我们已经有了计算机 。 这些计算机也是在科学家日以继夜的研究中制造出来的 。 但是 ， 计算机的资源是有限的 ， 在一些关键的计算上我们才用上计算机 ， 而其它数据则用人力算盘给出解答 。
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