第四次工业革命•可控核聚变

                                                                             2019-12-21   青野云麓

核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。可控核聚变俗称人造太阳，因为太阳的原理就是核聚变反应。（核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境）人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。

可控核聚变不不同于以往的尖端科技，不能被简单的划分到第几次工业革命中。

很多人说可控核聚变的意义等同于蒸汽机，不过蒸汽机能和可控核聚变相提并论?

我觉得刚好相提并论，从历史意义上看它们对人类文明带来的冲击是差不多的，如同牛顿力学和量子力学给人类文明带来的冲击。

蒸汽机把人类带入了工业文明，而可控核聚变则会把人类带入星际文明，从历史角度说对人类文明都是前所未有的巨大飞跃。

蒸汽机是瓦特基于经典物理学改良的，而可控核聚变则是基于量子力学所构建，而可控核裂变大概相当于瓦特改良前的蒸汽机，核能转化效率低下，无法大规模使用（核辐射和体积等问题），而成熟后的可控核聚变，进一步提升效率和小型化后就不仅是发电站和核动力航母才配备，而是升级为通用动力装置，发展出各种衍生动力机作为工厂动力来源，汽车船舶飞机火箭飞船的动力来源。

强大的动力源足以支撑空天一体化的星际飞船在大气层和太空直接自由活动，把届时的星际大航海时代推到如今大航海时代的成熟程度，全球一体化经济变为星系一体化经济，星际殖民地拓展不可避免，国土衍生为谁占据某个星球，主权变为谁对某星球的资源具有所有权，领土争夺战变为星球争夺战，并享有主权星球外部数十万公里高度范围的空间所有权。

事实上，在不久的将来，月球和火星就很可能被几个航天强国瓜分掉，谁要是在航天能力上落后，连汤都喝不着，只能在地球上看着航天强国吃喝。

为什么可控核聚变会产生如此大的影响?因为它能释放很可观的能源，人类的生产一直伴随着对能源的利用和对力量的追求，从人力生产到使用牲畜力小规模农业生产，发展到使用水力的小作坊生产，再到通用人造动力源蒸汽机式的大规模工厂生产，火车轮船也采用蒸汽机，再衍生到后来的内燃机，燃气轮机，利用的能源规模越来越大，动力输出越来越大，直到现在的核电与核动力。

生产建设从物理角度看就是减熵的过程，就是把有序度低的对象利用能源转化为有序度高的对象，能源就是负熵，任何生产建设都离不开能源，人类的物质文明世界全是靠能源的输入堆积起来的，换言之，如果能源输入越可观，那么发展越快，建设规模越可观，可控核聚变的出现正好遵循了这一定律。

可控核聚变不同于可控核裂变，可控核裂变具有放射性核污染风险，而核聚变没有，至于氢弹为什么也具有放射性核污染问题，是因为氢弹的打火机是原子弹，原子弹有放射性，而氢弹是必须依靠原子弹才能点火爆炸，但氢弹核心本身是不具放射性的，而可控核聚变采用如激光照射等方式提供的高温高压代替原子弹提供的高温高压实现点火，所以是不具有放射性的，因此能够安全的广泛使用。

问题的关键在于现在无法提供稳定的高温高压环境，更没有材料能耐受如此的高温高压，这几乎是矛盾的条件。它可比太阳难多了，因为太阳单纯的具有高温高压，外部没有什么地球温度的物质存在，而人类面临的技术难题是首先要造一个太阳，然后还要把太阳放到地球上，所以也别怪为什么科学家总是造不出来，不是科学家偷懒吃空饷，而是这件事本身看起来就不太可能实现，要打开这个门必须得找到一把正确的钥匙，这个钥匙就得靠发展量子力学才能打造出来。

都说牛顿缔造了工业革命的钥匙，而瓦特拿着这把钥匙打开了工业革命的大门，但是牛顿力学并不足以让瓦特改良蒸汽机，瓦特想破头也造不出，因为牛顿力学只是个框架，后来的经典力学才能提供具体而深入的工程技术指导，但是还是不够，虽然蒸汽机的改良缺不了经典力学，但是直到发展到经典物理学才有了热力学这个部分，而瓦特改良的蒸汽机核心还是靠热力学指导，这时已经进入经典物理学阶段。

所以我们认为量子力学同样只是个框架，它后面形成的体系会更强大，也许可以称其为量子物理学，那些更多的未知部分才是可控核聚变的核心钥匙。

如果可控核聚变实现了，那么我们的生活会变成怎么样？

说到可控核聚变，大家第一时间可能想到氢弹，就是因为氢弹的原理就是按照核聚变来进行的。不过今天说的这件事情和氢弹没有半点关联，而是指的现在科学中的另一种技术。说到这项技术大家可能有些陌生，很多人可能没有了解过，不过这项技术一旦实现，可能对人类有深远影响。这种影响到底是什么呢？科学家表示可能会进入“天堂时代”。

我们将可控核聚变技术说通俗一点就是指我们自己造的太阳，对于这个说法大家一定都不陌生了吧，这可是很多人一直在梦想的事情。虽然在我们宇宙中已经有一个太阳了，但这种技术一旦实现，将会为我们人类带来大量的福利。不过想要实现这件事情也是很艰辛的，就算科学技术发展到现在，科学家们还是一直没能成功。

其实这种技术对我们来说还是有很多好处的，首先就能帮助我们解决能源危机，这可是我们地球上的一大难事了。虽然化石燃料能够为地球提供丰富的能源，但这样的能源并不是可持续的，如果有一天这种能源消失了，人类社会就会陷入危机。科学家们为这件事情很是担忧，一直想要寻找替代品，而这种技术就是其中一种。

虽然在世界各地已经有了核电站，但核电站发电实在是太过于危险，稍有差错就可能造成泄露，这对人类来说就是很强的辐射性，能给身体带来很大的坏处。就像之前发生在日本的事件，相信大家都已经有所了解了，如果核电站泄漏，人类就会遇到巨大的危机，这将会严重影响我们的生活环境。

不过我们今天要说的这种技术就不一样了，这种技术对人类没有半点的威胁，而且没有任何的辐射，可以说是一件造福人类的事情。但是想要实现这种技术实在是太过于困难，按照我们现在的科学发展来说，根本没有办法实现。不过这种技术一旦在地球上得以推广，就可以帮助地球解决面临的各种危机了。

其实随着科技的发展和进步，想要实现这件事情也是有可能的，毕竟时代已经不同了，科学正在迅速发展。而这项技术一旦被实现，我们的社会就能更加文明，也不需要担心各种能源断供，这就将进入我们上面说到的“天堂时代”了。

现在风能、太阳能同样是清洁能源，而且安装简单、使用方便，运行安全，还需要耗费大量的人力物力去研发难以实现的可控核聚变吗？

以目前看来，电离出一克的重水需要7块人民币。与此同时，1克重水用来聚变产生的能量相当于800万度电。按0.5元/度的单价计算，这些电量估值400万人民币。

这么一算是不是就清晰多了？连钢铁侠都用核聚变做能源，所以至少从理论上来说它的价值突破天际！

可控的核聚变为什么那么难？

最主要的原因还是两种反应所依据的核物理规律不同。

核裂变的原子核质量较大，而且本身不稳定，所以只要常温常压的环境就能实现裂变反应，而核聚变反应则不同，要克服原子核之间巨大的静电排斥力，没有足够的能量或特殊环境，去击破这排斥力的临界点，就无法把原子核融合在一起，从而释放巨大能量。

简单来说，核聚变的原理并不复杂，但是可控的核聚变没有相同能量级别的材料，就很难运用这种能量。即使像托塔马克或者仿星器这种“另辟蹊径”的模型，也难以实现未来核聚变稳定运行的要求。

目前中国自主研发的东方超环（EAST），就是全超导托卡马克，也首次实现等离子体中心电子温度达1亿度，这也只是通往“未来能源”的一小步。

可控核聚变是不是真的能做到？

应该这么说，梦想还是要有的，不然跟咸鱼有什么区别？

毕竟核聚变是恒星级的能源，想要掌握它可能还需要漫长的过程（也有人吐槽核聚变永远距离我们50年）。而且文明的进步也是由能源的利用能力来驱动的，掌握可控的核聚变，也是开启下一个时代的基础。