造一个太阳细心的人会发现,在元素周期表中,虽然元素是由质子和中子成对增加依次构成的,但是原子的重量却不是按质子和中子的增加而等量增加的。在较轻的原子中,质子和中子的重量偏重,如果两个轻的原子合成一个重原子,两个轻原子的原子量之和往往重于合成的重原子。同样,在较重的原子中,质子和中子的重量也偏重,一个重原子分裂为两个轻原子,重原子的原子量一般重于两个轻原子之和。只是在铁元素附近的原子中,质子和中子的重量偏轻。由此可见,在原子核反应中,质量是不守恒的,即出现了所谓的质量亏损。这些质量到哪里去了呢?按照爱因斯坦的质能关系公式E=mc
2,亏损的质量转换为能量,由于c
2是个巨大的系数,很小的质量就可释放出巨大的能量。科学家正是基于这一点,利用重金属的核裂变制造出了原子弹,利用轻元素的核聚变制造出了氢弹。
原子弹和氢弹的巨大威力令人惧怕,同时也让人们兴奋,因为原子中蕴藏的能量太大了,能否利用这种能源是人们自然想到的问题。原子弹和氢弹中的巨大能量是在瞬间释放出来的,而要作为常规能源使用,就必须实现可控制的核裂变和核聚变。对于核裂变来说,控制起来相对比较容易,裂变核电站早已经实现商业运行。但能用来产生核裂变的铀235等重金属元素在地球上含量稀少,而且常规裂变反应堆会产生长寿命的放射性较强的核废料,这些因素限制了裂变能的发展。