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有一說一，《浪地球 2》拍得是真好，在詩般的敘事和國式的正能量前，漫威滅霸響指那一套頓顯得過于小兒、索然無味了《流浪地球 2》電影海報不，喜歡歸喜歡既然好話都讓們給說了，作一名核工程師咱再錦上添花沒啥意思，只拿上放大鏡吹求疵一下，挑它的“小毛病。友情提示，下內(nèi)容涉及輕劇透，還沒看電影的朋友，以先分享本文朋友圈，等看電影后再回來讀。《流浪地 2》里的核聚變有沒有發(fā)現(xiàn)劉很喜歡核聚？《流浪地球 2》的主要設(shè)定幾乎都與核聚有關(guān)：太陽氦就是一種核聚；用來推走地的行星發(fā)動機(jī)靠得也是重核變，才能產(chǎn)生 150 萬億噸的推力，大到有亞歐大陸和洲大陸才能承；后來在月球引爆的 3614 枚核彈，有不少是核聚變理的氫彈；關(guān)是，這些核彈引發(fā)了月球核的聚變，炸碎月球，從而拯了人類！核聚是多個較輕的子核結(jié)合成一較重原子核的程。比如，太上的核聚變，可以籠統(tǒng)地認(rèn)是四個氫原子聚變成一個氦 4 原子核（由兩個質(zhì)子和兩中子構(gòu)成）。于氦 4 原子核的質(zhì)量比四氫核加起來更，虧損的質(zhì)量化成了能量，以太陽內(nèi)部的聚變能夠釋放巨大的能量，太陽持續(xù)不斷發(fā)出光和熱。于后來的氦閃則是三個氦 4 聚變成一個碳 12 原子核。太陽的能量自于太陽核心生的核聚變 | 《流浪地球 2》預(yù)告片截圖核彈中的氫彈及可控核聚變置里發(fā)生的則氘氚聚變。氘也屬于氫元素但氘核是一個子加一個中子氚核是一個質(zhì)加兩個中子。氚聚變會形成個氦 4 和一個中子，同樣以釋放出超級的能量，所以彈爆炸的威力別大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超了原子彈。氘聚變過程，生一個氦 4 和一個中子，并放能量在《流地球 2》這一大波核聚變中最靠譜的當(dāng)屬類制造的那 3000 多枚核彈，是真的能炸，貨真價實(shí)童叟無欺。而星發(fā)動機(jī)的重聚變和更驚人月核聚變，用句話來形容就：把上帝搬來難做到！好吧相信很多人會為我的腦子被子給鎖死了（在《三體》電劇也很火），在當(dāng)下的物理律下，我只能出這么個結(jié)論行星發(fā)動機(jī)《浪地球 2》中的行星發(fā)動機(jī) |?電影預(yù)告片截圖先來說說 12000 座無比壯觀的星發(fā)動機(jī)，如沒有它，地球無法啟程去流。行星發(fā)動機(jī)該是有史以來幻小說中描述的最強(qiáng)大的發(fā)機(jī)了。大劉能象出這個東西電影能把它拍讓人信服，筆真的是很佩服而在科學(xué)原理面，行星發(fā)動基本上也能說通。行星發(fā)動燃料用的是石，石頭里占大的成分是硅，原子核可以通聚變生成鐵原核，同時釋放能量。那位看問，為什么不氘氚或者氫來燃料？這些都以從海水里提。原因是行星動機(jī)的消耗量大，地球上的水都不夠燒的…?所以，還石頭好，遍地是，取之不盡用之不竭。原小說里沒有細(xì)行星發(fā)動機(jī)的構(gòu)，只提到它高度達(dá)到了 11 公里，底部直徑達(dá) 50 公里。一輛輛車從進(jìn)料口將頭倒進(jìn)去，發(fā)機(jī)頂上的噴口向上噴出巨大等離子噴流。影《流浪地球和《流浪地球 2》卻在銀幕上再現(xiàn)了這些巨的發(fā)動機(jī)，而細(xì)節(jié)滿滿。筆推測，行星發(fā)機(jī)應(yīng)該源自現(xiàn)的磁約束可控聚變裝置，即克馬克?！读?地球 2》里建造中的行星發(fā)機(jī) |?電影海報即使是門檻低的氘氚聚變也需要苛刻的件。這是因?yàn)?子核都帶正電而想要引發(fā)聚，需要讓它們近到 10-15 米的距離，比一根頭發(fā)絲的千億分之一要小。正所謂性相斥，原子所帶的電荷會這么短的距離產(chǎn)生巨大的排力。要想克服種排斥力，需極高的溫度才。在地球上實(shí)氘氚聚變，需大約 1 億℃的高溫，甚至太陽中心還要。太陽中心溫僅 1500 萬℃左右，它實(shí)現(xiàn)聚變是因核心的壓力特高，質(zhì)量還特大，即使溫度導(dǎo)致聚變發(fā)生率低，但其巨的質(zhì)量使得聚總功率依舊很。在 1 億℃的高溫下，沒哪種物質(zhì)還能持固態(tài)，都變了等離子體，沒有哪種材料成的容器能夠下這些等離子，所以需要用場來約束，不等離子體直接觸容器壁。托馬克裝置就將離子體約束在形的真空室內(nèi)行聚變。目前在建設(shè)的國際核試驗(yàn)堆 ITER 就是一個托克馬克，能實(shí)現(xiàn)聚變產(chǎn)生量是輸入能量 10 倍，但現(xiàn)在還沒有哪可控核聚變裝能實(shí)現(xiàn)核聚變量的持續(xù)輸出建造中的國際核試驗(yàn)堆 |?ITER假如行星發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)持續(xù)而可控的核聚變，還需克服一大難題即如何把能量化為等離子噴的動量?，F(xiàn)在托克馬克裝置空室內(nèi)的燃料度很低，即使度達(dá)到上億度壓力也不高，前最高的也只 2.05 個大氣壓。就這兒壓力，想要生行星發(fā)動機(jī)樣的高速噴流是不可能的。流浪地球 2》電影海報所以星發(fā)動機(jī)必須實(shí)現(xiàn)極大密度極高壓力下的聚變，要想控這樣的高密度離子體，需要乎想象的強(qiáng)大場，還不能讓料和噴流破壞離子體的穩(wěn)定。這個難度，現(xiàn)有的科技能是想都不敢想，也許未來的類能夠做到。這種硅核聚變真的能在地球實(shí)現(xiàn)嗎？重核變考慮到行星動機(jī)燒的是石，也就是硅原核的聚變，這比較重的原子聚變，要比氘聚變的條件更苛刻，因?yàn)樵?序數(shù)越大，攜的電荷越大，斥力也就越強(qiáng)在太陽內(nèi)部 1500 萬℃就可以發(fā)生氫核變，甚至還可更低，但要發(fā)氦閃，也就是三個氦 4 聚變成一個碳 12，則需要 1 億~2 億℃，還得像恒星年那樣積累大的氦 4 才行。對于現(xiàn)實(shí)中太陽來說，這條件至少還需幾十億年才能成，所以不用心會像《流浪球》的設(shè)定那，100 年內(nèi)就迎來太陽氦危機(jī)。而要發(fā)兩個硅原子核14 個質(zhì)子 + 14 個中子）的聚變，荷之間的排斥要比氦聚變大多，可以想象有多難。比硅原子序數(shù)小得的兩個氧原子（8 個質(zhì)子 + 8 個中子）直接聚變，要 15 億℃的高溫和每立米 1000 萬噸的高密度行。要實(shí)現(xiàn)兩硅原子核的聚需要多高的條，這方面的文較少，有文章需要 30 億℃，倒是一種理的推測。因就算是在恒星部，從硅原子再向更重核的變也不是簡單把兩個硅核加來，而是要不地吸收氦 4 原子核，每吸一次增加 2 個原子序數(shù)，共進(jìn)行 7 次加法，才能聚到鎳 56 原子核。這個原核很不穩(wěn)定，很快衰變成鈷 56，再衰變成穩(wěn)定的鐵 56（26 個質(zhì)子 + 30 個中子）。大質(zhì)恒星內(nèi)部聚變成鐵 56 的過程但這樣的程我們的太陽實(shí)現(xiàn)不了的，要質(zhì)量超過太 8 倍的恒星，才能最終產(chǎn)鐵 56。也就是說，流浪地中的行星發(fā)動，需要模擬比陽還要大幾倍大質(zhì)量恒星內(nèi)環(huán)境，才有可燃燒“石頭”實(shí)現(xiàn)硅的聚變但問題是，地上沒有那么多，氦氣資源一很稀缺的，可像石頭那么好。所以，行星動機(jī)必須得實(shí) 15 億~30 億℃的高溫和難以想象的密度，使硅原核和氧、鎂，者它自身去聚。這個條件，覺得在地球上實(shí)現(xiàn)嗎？就算設(shè)它真能實(shí)現(xiàn)接下來還會迎一盆冷水，那是 —— 從硅聚變成鐵，并能釋放出很多量！這是因?yàn)?原子核的比結(jié)能不同。比結(jié)能是把一個原核完全拆散成子，平均每個子需要的能量比結(jié)合能越高說明原子核越定。不同原子的比結(jié)合能從或者氘氚聚變氦 4，比結(jié)合能增長極快，此釋放的能量常多，但從氦 4 再一路向上聚變到鐵 56，比結(jié)合能增很慢，釋放的量很有限。為這部分有限的量去實(shí)現(xiàn)大質(zhì)恒星核心處那的極端條件，算真能夠做到恐怕也得不償。核爆月球說了“燒石頭”行星發(fā)動機(jī)，來聊聊《流浪球 2》中的炸毀月球。這個洞開得實(shí)在是，令人不得不服編劇的想象，畢竟原著小中只是推走了球而沒有把它掉。但要炸碎球，僅靠 3614 枚核彈顯然是不夠的。影中也提到，些核彈爆炸產(chǎn)的能量，只有毀月球所需能的 10 億分之一。因?yàn)樵?雖然比地球小多，卻仍然很，直徑達(dá)到 3476 公里。即使有上萬枚彈，對月球來也只是撓撓癢，激起一片塵而已。所以電中的設(shè)定是，這些核彈布置一座巨大的環(huán)山中組成陣列通過精確引爆彈陣列，引發(fā)球核心的聚變繼而炸毀月球引爆月球 | 《流浪地球 2》預(yù)告片截圖些核彈只起到個“扳機(jī)”或引信”的作用有點(diǎn)兒像氫彈原理：即用一原子彈來充當(dāng)信，引發(fā)氘氚聚變。但氫彈引爆過程中，子彈并不是直靠高溫來引發(fā)變，而是利用炸時產(chǎn)生的 X 射線來壓縮加熱聚變?nèi)剂希?而達(dá)到核聚變件。月球外殼要也由石頭構(gòu)，不利于 X 射線的傳播，以筆者推測可是想用核爆產(chǎn)的沖擊波，實(shí)對月球中心點(diǎn)瞬間壓縮，來發(fā)月核聚變。理到這兒，一都還算合理，接下來就離譜。因?yàn)樵虑蚝?球一樣，擁有個鐵核，即月的主要成分是 56。前面說過月球的體積不算小，比冥星還大，所以的內(nèi)部會發(fā)生素的分異。在球誕生初期，部物質(zhì)處于熔狀態(tài)，因此重物質(zhì)不斷下沉輕的物質(zhì)不斷浮。由于鐵等屬類物質(zhì)比較，它們會逐漸中心“下沉”成金屬內(nèi)核，要是鐵，還有量的硫和鎳。球內(nèi)部結(jié)構(gòu)鐵 56 在宇宙中的名聲極為響，它的比結(jié)合最高，結(jié)構(gòu)比何其它原子核要穩(wěn)定（氫除）。從鐵 56 再向上聚變不會再釋放能量而是需要吸收量，并且需要以想象的極端件 —— 例如，在超新星爆瞬間大質(zhì)量恒外殼向內(nèi)坍縮擊內(nèi)核時，或是兩顆中子星并時。地球上鐵原子序數(shù)更的元素，例如、銀、鈾等，都是在這種極條件下形成的中子星合并瞬示意圖 |?University of Warwick / Mark Garlick區(qū)區(qū) 3000 多枚核彈，能夠形成這樣的件嗎？顯然不！即使真的陰陽錯，以特別別小的概率，某個點(diǎn)上的一丟鐵 56 發(fā)生了聚變，由這種聚變是吸反應(yīng)，也不會生猛烈的爆炸核爆沖擊波的量直接就給吸了。有人說，核聚變也可以作是超新星爆，因?yàn)槌滦?發(fā)前也有鐵核這種想法是大特錯的。超新是大質(zhì)量恒星壽命末期的一大爆炸，爆發(fā)因并不是因?yàn)?核聚變，恰恰由于大質(zhì)量恒把能聚變的東都燒完了，剩的鐵核不聚變，失去了抵抗力坍縮的力量在巨大引力作下，恒星外殼然墜落在內(nèi)部鐵核上，這才發(fā)了大爆炸。新星爆發(fā)示意因此超新星爆的能量來源是星本身的引力能，而不是鐵的聚變。月球么小的星球，本不需要靠聚去抵抗引力收，也就不可能生超新星爆發(fā)所以說，想要毀月球？就是這 3000 多枚核彈交給帝，他也只能手一攤：實(shí)在做不到呀！話說回來，《流地球 2》作為一部科幻電影就是需要腦洞大的想象力，學(xué)上有一些不理的地方在所免。只要能滿劇情需要，推劇情發(fā)展，邏上講得通就行就好像筆者這，雖然挑了這多毛病，在電院看電影時仍興致盎然，看了還意猶未盡絕對稱得上是幻電影的巔峰作了。不多說，這就二刷去！本文來自微公眾號：果殼 （ID：Guokr42），作者：人馬座 A