瓶中的太阳

背景

煤炭石油的日益枯竭，人类对能源的渴望愈发强烈；当科学家发现太阳拥有无穷无尽的能量的时候，他们萌生出了一个大胆的想法，在地球上上制造出一个微型的人造太阳。本书讲解了人类造太阳的历史。查尔斯·塞费以亲身经历和见证书写了一部“人造太阳”发展史，揭露出科学界在荣誉和金钱面前自负、贪婪、虚伪的一面。

核聚变的怪异历史

怪异在哪儿？科学家们竟然抛弃求真求实、理性批判的基本精神，当他们发现造就一个太阳会给他们带来金钱、名誉、军权和政权时，就集体迷失了自我，失去了对科学的敬畏之心，疏忽科学验证，违背学术道德，伪造科研成果，一次又一次宣告自己驾驭了太阳，最终又一次又一次在失败当中收场。

军事

当人类第一次意识到太阳的能力时，首先想到的是不是用作能源，而是用于武器。

太阳释放能量的基本原理（核武器的基本原理）

核裂变

• 一个质量较大的原子核被拆开，变成质量较小的原子核.
• 1898年，居里夫人发现了镭，人类第一次领略到核反应的威力，它就像一个小火炉一样，没有化学反应但能够发出能量，并且产生发射性物质。
• 原子弹的诞生：美国曼哈顿计划根据核裂变原理制造了原子弹，原料是铀235，这种元素异常敏感，用一个亚原子撞击它就会分裂出若干个小原子核，并伴随着中心的飞出，这个种子就像是多米罗骨牌不断触发链式反应。
• 原子弹的诞生意味着科学从文明的神坛中跌落，潘多拉的魔盒已经打开。

核聚变

• 两个质量较小的原子核聚合到一起，形成一个质量较大的原子核，属于核裂变的逆反应。
• 发生核裂变的要求：原子核之间是互相排斥的，要想让他们聚合在一起，必然需要借助巨大的外力，需要高压强和高温度；高压强让原子核靠近的足够近；高温度让原子核撞击的足够猛。
• 氢弹的诞生：氢原子在高压强和高温度的环境下互相撞击，生成氘原子，加热了太阳，从而导致太阳膨胀，膨胀之后压强和温度减小，原子之间的碰撞就不那么频繁，聚合速度自动放慢，温度和压强随之减少，从而太阳收缩，不断重复这个过程，达到平衡。
• 核聚变则威力更加巨大，它是太阳数十亿年来燃烧不息的能量之源。由于相同质量的原子核在核聚变时会有更多的质量亏损，因此它的威力比核裂变大几十甚至上千倍。

能量的来源

两种核反应都会有质量的损失，根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，只要一点点质量发生转换，就能产生逆天的能量。

能源

要和平利用核能量，几乎是不可能的，科学家既想利用太阳的威力，又不想引火烧身，就必须约束这种力量，就好像是把太阳装进瓶子里，按需获取。

如何为太阳找瓶子？

• 可以成为瓶子的原料就是磁场。
• 原理：运动中的电荷会受到磁场的影响，原子是不带电的，不受磁场影响；而组成原子的电子（负电）和原子核（正电）是带电荷的；核聚变过程中，原子处于超高温条件下，电子和原子核就会分离开来，自由运动，两种带点的粒子收到磁场的影响就分离开来，在垂直方向上施加磁场，粒子就会改变路径，不再做直线运动，而是圆周运动，从而俘获这些炙热的粒子，让它们原地转圈不乱跑。

找瓶子的历史

美国的哥伦布机

率先设计出磁场瓶子的是美国，他们的设备叫哥伦布机。1955年，哥伦布机中出现了核聚变的迹象：产生中子。为什么会有中子呢？因为核聚变的原料是氘和氚，它们都是氢的同位素。氘含有1个中子，氚含有两个中子，它们聚合成的氦也是有两个中子，那么多余的1个中子就会飞出磁场。检测到中子，是核聚变反应最好的标志。

美国人的实验有数以万计的中子爆发，人们马上宣布实验成功。然而实际证明，这并不是高温下的核聚变，而是冷热两种原子核相互作用产生了中子。这种聚变不仅不能得到能量，反而会消耗更多的能量。实验宣告失败。

英国的ZETA机

英国制造的设备名叫ZETA，他们也检测到了中子。他们不做验证，立刻宣布实验成功。不甘落后的美国为了多捞点政治利益，还硬把此事说成是两国共同取得的成就。其他国家也纷纷效仿建造ZETA，都宣称实现了核聚变。可是当头脑冷静的人们对实验进行检验时，发现他们跟美国人犯了一模一样的错误，产生的中子是消耗能量的。人类在同一个错误上栽倒了两次，乐观情绪的推动，追求荣誉的字符，以及对荣誉的贪婪让科学家丢尽了颜面。

苏联的托卡马克机

引入激光技术，激光能以极高的精确度瞄准一个位置，向一个非常微小的空间倾注巨大的能量。在托卡马克机的内部，激光从四面八方射向一块燃料，光束就会迅速加热并压缩这团燃料，从而产生核聚变。可是当全世界一窝蜂地投入巨资建造起托卡马克机之后，发现激光很难做到加热均匀，较轻的电子比较重的原子核受热快，还没等原子核达到温度发生聚变，电子就热到自己先爆炸了，实验还是失败。

常温下的“冷聚变”

由于美、英、苏三国的仪器造价太高，有人开始思考廉价又容易的方法。美国犹他大学的两位化学家弗莱施曼和庞斯发现，金属钯能吸收大量氢原子，他们设想，如果用氢的同位素、也就是核聚变的原料氘来代替氢，让钯吸收氘，吸收得越多，氘在钯原子内就越拥挤，当它们无限靠近并发生碰撞时，不就诱发核聚变了吗？一直以来，核聚变公认的条件是高温度和高压强，这两项条件难以控制且成本太高。如果能在室温下实现这种“冷聚变”，无疑将大大节省资源。

实验中，钯果然吸收了氘，并散发出热量，二人马上断定实现了核聚变。为了抢先向世界宣布这一壮举，二人没有论文，没有数据，却搞了一个盛大的新闻发布会。媒体的影响力让二人一时间风光无限，可是人们却发现他俩的实验漏洞百出。实验中探测不到足够的中子，而且缺乏必要的对照实验，两人还自负地表示对此不予解释。最终，冷聚变被证明只是一场丢人现眼的闹剧。

汽泡聚变

一位名叫塔利亚克汉的美国科学家声称他实现了一种新的核聚变方法，叫做“气泡聚变”。它基于“声音能转化为光”的原理。水在某些情况下能表现出固体的特性，能像固体一样“破裂”。当水破裂时，会产生微小的真空气泡。声波会对气泡产生压力，而挤压会产生热量，当加热到几万度时就能释放出光。这就是“声致发光”的原理。

塔利亚克汉指出，他能利用这种气泡升温实现核聚变。此时，另有人发表了一篇同样的研究文章，证实了气泡核聚变是可行的。塔利亚克汉马上声称，自己的实验结果得到了“独立证实”。可是，这个“独立证实”的论文居然是塔利亚克汉自己写的，挂名的论文作者其实就是他实验室里的研究员，几乎什么工作都没有干！他用学术欺诈彻底断送了自己的职业生涯。

国际合作

也许没有哪个国家、哪个人能够单独完成驾驭太阳的伟业，不如把资源集中在一起，建立国际核反应堆。然而，反应堆只有一个，所有人都希望建在自己的国家。争吵的结果是美国、德国、日本各建一座，所谓的集中资源、共同努力的倡议化为泡影。脆弱的国际合作没有维持下去，美国决定退出合作，因为他们只想看到投资回报，而不是什么纯粹的科学研究。

核聚变是清洁安全的？

核聚变过程产生大量中子，中子不受磁场的约束，它可以从装着太阳的瓶子中漏出来，这些中子可以轻而易举地穿过普通物质，并使稳定的原子变成放射性原子，一旦接触人体就能杀死细胞，引起癌变。这是一个公开的秘密，可以却不能够阻挡人们对这种巨大能量的渴望。