科普 |《瓶中的太阳》：核聚变的怪异历史

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驾驭太阳的诱人梦想，唤醒科学家心中自负与贪婪的恶魔。

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听书笔记 

查尔斯·塞费，美国耶鲁大学数学硕士，纽约大学新闻系教授。他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。

一、人造太阳在军事上的威力

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，叫做“核聚变”。反之，一个质量较大的原子核被拆开，变成质量较小的原子核，叫做“核裂变”。

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。美国曼哈顿计划根据核裂变原理制造了原子弹。而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。

二、利用核聚变来制造能源

要和平利用核聚变就必须约束它的力量，如同把一个太阳装进瓶子里。这种能束缚太阳的瓶子就是磁场。在超高温的条件下，电子和原子核分离，自由运动，它们分别携带负电和正电。此时在它们运动的垂直方向上施加一个磁力作用，粒子就会改变路径，不再做直线运动，而是做圆周运动。这样，就能让这些炽热的粒子原地转圈，不会乱跑。

（一）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。

（二）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。对荣誉的贪婪让英国科学家丢尽了颜面。

（三）苏联的托卡马克机

苏联引入激光技术发明了托卡马克机。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。

（四）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。

（五）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。

（六）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。

解读 | 韩春苗

媒体编辑，国际新闻学硕士，全国广播影视“十佳百优”理论人才。

播音 | 张煜

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫