揭秘：核聚變與核裂變是兩個相反的過程，為什麼都會釋放出能量？

所謂「比結合能」，就是指一個原子核的「結合能」與構成這個原子核的核子數量的比值，它表示的是原子核內所有核子的「結合能」的平均值，所以「比結合能」越大，原子核內核子結合的緊密程度就越高，原子核也就越穩定。

正如前文所言，一個原子核的「結合能」，是指將這個原子核內的核子分開所需要的能量，那麼反過來講，當多個孤立的核子結合成一個原子核的時候，當然就會釋放出能量，而這個能量，其實就與這個原子核的「結合能」相等。

所以我們就可以得到這樣一個結論：在原子核通過某種核反應生成了另外的原子核的過程中，如果新生成的原子核的「比結合能」增大了，那麼此過程就會釋放出能量。有了這個結論，我們就可以來看一張圖（如下圖所示）。

這張圖的橫坐標代表原子核內的核子數，縱坐標代表「比結合能」，可以看到，鐵元素（Fe）的「比結合能」是最大的，為什麼會這樣呢？這主要與原子核內的兩種力量的「較量」有關。

在已知的元素中，除了氫元素之外，其它元素的原子核都存在兩個及兩個以上的質子，在這些原子核內存在著兩種力量，一種是強相互作用力，它的作用是將核子結合在一起，另一種則是質子與質子之間的電磁力，它會造成質子之間彼此排斥。

儘管強相互作用力的強度是電磁力的大約137倍，但它卻有一個「弱點」，那就是它的作用距離太短，大約在10的負15次方至10的負10次方米之間，而電磁力卻是長程力，這就意味著，原子核內質子之間的排斥力是可以疊加的。

由於原子序數的數值其實就是原子核內的質子數，因此隨著原子序數的增加，原子核內質子之間的排斥力就會越來越大，進而不斷地「削弱」強相互作用力所起的作用，當達到一個臨界點時，原子序數的增加，就會使原子核中核子結合的緊密程度降低，其「比結合能」就會變小，而這個臨界點就是鐵元素，在這種情況下，鐵元素就成了「比結合能」最大的元素。

所以從理論上來講，原子序數比鐵小的元素髮生核聚變（原子序數增大）、或者原子序數比鐵大的元素髮生核裂變（原子序數減小），其新生成的原子核都有可能出現「比結合能」增大的情況，而這樣的情況一旦出現，就會釋放出能量。

由此可見，核聚變與核裂變其實都能釋放能量，只不過它們釋放出能量是有條件的，簡單來講就是，只有原子序數比鐵小的元素髮生核聚變，或者原子序數比鐵大的元素髮生核裂變時，才有可能會釋放出能量。

看到這裡可能有人會問了，不是說核聚變與核裂變釋放的能量是因為質量虧損嗎？怎麼又變成了「比結合能」了呢？其實這不難解釋。

根據大名鼎鼎的質能方程（E = mc^2），質量和能量其實是等價的，所以一個原子核的「比結合能」越大，其內部的核子平均質量也就越低，在原子核通過某種核反應生成了另外的原子核的過程中，如果新生成的原子核的「比結合能」增大了，其平均核子質量當然也就會降低，於是就出現了質量虧損。