有一說一，《流地球 2》拍得是真好，在史詩般敘事和中國式的能量面前，漫威霸打響指那一套時顯得過于小兒、索然無味了。流浪地球 2》電影海報不過，喜歸喜歡，既然好都讓你們給說了作為一名核工程，咱再錦上添花沒啥意思，只好上放大鏡吹毛求一下，挑挑它的小毛病”。友情示，以下內(nèi)容涉輕微劇透，還沒過電影的朋友，以先分享本文到友圈，等看完電后再回來閱讀。流浪地球 2》里的核聚變有沒有現(xiàn)大劉很喜歡核變？《流浪地球 2》的主要設(shè)定幾乎都與核聚變有：太陽氦閃就是種核聚變；用來走地球的行星發(fā)機，靠得也是重聚變，才能產(chǎn)生 150 萬億噸的推力，大到只有歐大陸和美洲大才能承受；后來月球上引爆的 3614 枚核彈，有不少是核聚變理的氫彈；關(guān)鍵，這些核彈還引了月球核心的聚，炸碎了月球，而拯救了人類！聚變是多個較輕原子核結(jié)合成一較重原子核的過。比如，太陽上核聚變，就可以統(tǒng)地認為是四個原子核聚變成一氦 4 原子核（由兩個質(zhì)子和兩中子構(gòu)成）。由氦 4 原子核的質(zhì)量比四個氫核起來更輕，虧損質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能，所以太陽內(nèi)部核聚變能夠釋放巨大的能量，使陽持續(xù)不斷地發(fā)光和熱。至于后的氦閃，則是三氦 4 聚變成一個碳 12 原子核。太陽的能量自于太陽核心發(fā)的核聚變 | 《流浪地球 2》預(yù)告片截圖核彈中氫彈以及可控核變裝置里發(fā)生的是氘氚聚變。氘也屬于氫元素，氘核是一個質(zhì)子一個中子，氚核一個質(zhì)子加兩個子。氘氚聚變會成一個氦 4 和一個中子，同樣以釋放出超級多能量，所以氫彈炸的威力特別大遠遠超過了原子。氘氚聚變過程生成一個氦 4 和一個中子，并放能量在《流浪球 2》這一大波核聚變中，最靠的當(dāng)屬人類制造那 3000 多枚核彈，是真的爆炸，貨真價實童叟無欺。而行發(fā)動機的重核聚和更驚人的月核變，用一句話來容就是：把上帝來也難做到！好，相信很多人會為我的腦子被智給鎖死了（現(xiàn)在三體》電視劇也火），但在當(dāng)下物理規(guī)律下，我能得出這么個結(jié)。行星發(fā)動機《浪地球 2》中的行星發(fā)動機 |?電影預(yù)告片截圖來說說那 12000 座無比壯觀的行星發(fā)動機，果沒有它，地球無法啟程去流浪行星發(fā)動機應(yīng)該有史以來科幻小中描述過的最強的發(fā)動機了。大能想象出這個東，電影能把它拍讓人信服，筆者的是很佩服！而科學(xué)原理方面，星發(fā)動機基本上能說得通。行星動機燃料用的是頭，石頭里占大的成分是硅，硅子核可以通過聚生成鐵原子核，時釋放出能量。位看官問，為什不用氘氚或者氫當(dāng)燃料？這些都以從海水里提取原因是行星發(fā)動的消耗量太大，球上的海水都不燒的……?所以還是石頭好，遍都是，取之不盡用之不竭。原著說里沒有細說行發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，提到它的高度達了 11 公里，底部直徑達 50 公里。一輛輛卡車從進料口將石倒進去，發(fā)動機上的噴口會向上出巨大的等離子流。電影《流浪球》和《流浪地 2》卻在銀幕上再現(xiàn)了這些巨大發(fā)動機，而且細滿滿。筆者推測行星發(fā)動機應(yīng)該自現(xiàn)在的磁約束控核聚變裝置，托克馬克。《流地球 2》里建造中的行星發(fā)動機 |?電影海報即使是門檻較低的氘聚變，也需要苛的條件。這是因原子核都帶正電而想要引發(fā)聚變需要讓它們靠近 10-15 米的距離，比一根發(fā)絲兒的千億分一還要小。正所同性相斥，原子所帶的電荷會在么短的距離上產(chǎn)巨大的排斥力。想克服這種排斥，需要極高的溫才行。在地球上現(xiàn)氘氚聚變，需大約 1 億℃的高溫，甚至比太中心還要高。太中心溫度僅 1500 萬℃左右，它能實現(xiàn)聚變是為核心的壓力特高，質(zhì)量還特別，即使溫度低導(dǎo)聚變發(fā)生概率低但其巨大的質(zhì)量得聚變總功率依很大。在 1 億℃的高溫下，沒哪種物質(zhì)還能保固態(tài)，都變成了離子體，也沒有種材料制成的容能夠裝下這些等子體，所以需要磁場來約束，不等離子體直接接容器壁。托克馬裝置就將等離子約束在環(huán)形的真室內(nèi)進行聚變。前正在建設(shè)的國熱核試驗堆 ITER 就是一個托克馬克，能夠?qū)?聚變產(chǎn)生能量是入能量的 10 倍，但現(xiàn)在還沒哪個可控核聚變置能實現(xiàn)核聚變量的持續(xù)輸出。造中的國際熱核驗堆 |?ITER假如行星發(fā)動機實現(xiàn)了持續(xù)而可的硅核聚變，還要克服一大難題即如何把能量轉(zhuǎn)為等離子噴流的量。現(xiàn)在的托克克裝置真空室內(nèi)燃料密度很低，使溫度達到上億，壓力也不高，前最高的也只有 2.05 個大氣壓。就這點兒壓，想要產(chǎn)生行星動機那樣的高速流，是不可能的《流浪地球 2》電影海報所以行發(fā)動機必須要實極大密度和極高力下的核聚變，想控制這樣的高度等離子體，需超乎想象的強大場，還不能讓進和噴流破壞等離體的穩(wěn)定性。這難度，以現(xiàn)有的技能力是想都不想的，也許未來人類能夠做到。這種硅核聚變，的能在地球上實嗎？重核聚變考到行星發(fā)動機燒是石頭，也就是原子核的聚變，種比較重的原子聚變，要比氘氚變的條件更加苛，因為原子序數(shù)大，攜帶的電荷大，排斥力也就強。在太陽內(nèi)部 1500 萬℃就可以發(fā)生氫核聚，甚至還可以更，但要發(fā)生氦閃也就是從三個氦 4 聚變成一個碳 12，則需要 1 億~2 億℃，還得像恒星晚那樣積累大量的 4 才行。對于現(xiàn)實中的太陽來，這一條件至少需要幾十億年才達成，所以不用心會像《流浪地》的設(shè)定那樣，100 年內(nèi)就迎來太陽氦閃危機。要發(fā)生兩個硅原核（14 個質(zhì)子 + 14 個中子）的聚變，電之間的排斥力要氦聚變大得多，以想象會有多難比硅的原子序數(shù)得多的兩個氧原核（8 個質(zhì)子 + 8 個中子）直接聚變，需要 15 億℃的高溫和每立方米 1000 萬噸的高密度才行。要實現(xiàn)個硅原子核的聚需要多高的條件這方面的文獻較，有文章說需要 30 億℃，倒是一種合理的推測因此就算是在恒內(nèi)部，從硅原子再向更重核的聚也不是簡單地把個硅核加起來，是要不斷地吸收 4 原子核，每吸收一次增加 2 個原子序數(shù)，一共進行 7 次加法，才能聚變到 56 原子核。這個原子核很不定，會很快衰變鈷 56，再衰變成穩(wěn)定的鐵 56（26 個質(zhì)子 + 30 個中子）。大質(zhì)量恒星部聚變形成鐵 56 的過程但這樣的過程我們的太是實現(xiàn)不了的，要質(zhì)量超過太陽 8 倍的恒星，才能最終產(chǎn)生鐵 56。也就是說，流浪地球中的行星動機，需要模擬太陽還要大幾倍大質(zhì)量恒星內(nèi)部境，才有可能燃“石頭”，實現(xiàn)的聚變。但問題，地球上沒有那多氦，氦氣資源直很稀缺的，可像石頭那么好找所以，行星發(fā)動必須得實現(xiàn) 15 億~30 億℃的高溫和難以想的高密度，使硅子核和氧、鎂，者它自身去聚變這個條件，你覺在地球上能實現(xiàn)？就算假設(shè)它真實現(xiàn)，接下來還迎來一盆冷水，就是 —— 從硅聚變成鐵，并不釋放出很多能量這是因為，原子的比結(jié)合能不同比結(jié)合能是把一原子核完全拆散核子，平均每個子需要的能量。結(jié)合能越高，說原子核越穩(wěn)定。同原子核的比結(jié)能從氫或者氘氚變成氦 4，比結(jié)合能增長極快，此釋放的能量非多，但從氦 4 再一路向上聚變鐵 56，比結(jié)合能增長很慢，釋的能量很有限。了這部分有限的量去實現(xiàn)大質(zhì)量星核心處那樣的端條件，就算真夠做到，恐怕也不償失。核爆月說完了“燒石頭的行星發(fā)動機，來聊聊《流浪地 2》中的炸毀月球。這個腦洞開實在是大，令人得不佩服編劇的象力，畢竟原著說中只是推走了球而沒有把它炸。但要炸碎月球僅靠 3614 枚核彈顯然是不的。電影中也提，這些核彈爆炸生的能量，只有毀月球所需能量 10 億分之一。因為月球雖然地球小得多，卻然很大，直徑達 3476 公里。即使有上萬枚彈，對月球來說只是撓撓癢癢，起一片塵埃而已所以電影中的設(shè)是，把這些核彈置在一座巨大的形山中組成陣列通過精確引爆核陣列，引發(fā)月球心的聚變，繼而毀月球。引爆月 | 《流浪地球 2》預(yù)告片截圖這些核彈只起到個“扳機”或“信”的作用，有兒像氫彈的原理即用一顆原子彈充當(dāng)引信，引發(fā)氚的聚變。但氫的引爆過程中，子彈并不是直接高溫來引發(fā)聚變而是利用爆炸時生的 X 射線來壓縮加熱聚變?nèi)?，從而達到核聚條件。月球外殼要也由石頭構(gòu)成不利于 X 射線的傳播，所以筆推測可能是想用爆產(chǎn)生的沖擊波實現(xiàn)對月球中心的瞬間壓縮，來發(fā)月核聚變。推到這兒，一切都算合理，但接下就離譜了。因為球和地球一樣，有一個鐵核，即核的主要成分是 56。前面說過月球的體積并不小，比冥王星還，所以它的內(nèi)部發(fā)生元素的分異在月球誕生初期內(nèi)部物質(zhì)處于熔狀態(tài)，因此重的質(zhì)不斷下沉，輕物質(zhì)不斷上浮。于鐵等金屬類物比較重，它們會漸向中心“下沉形成金屬內(nèi)核，要是鐵，還有少的硫和鎳。月球部結(jié)構(gòu)鐵 56 在宇宙中的名聲為響亮，它的比合能最高，結(jié)構(gòu)任何其它原子核要穩(wěn)定（氫除外。從鐵 56 再向上聚變不會再放能量，而是需吸收能量，并且要難以想象的極條件 —— 例如，在超新星爆發(fā)間大質(zhì)量恒星外向內(nèi)坍縮撞擊內(nèi)時，或者是兩顆子星合并時。地上比鐵原子序數(shù)高的元素，例如、銀、鈾等，大是在這種極端條下形成的。中子合并瞬間示意圖 |?University of Warwick / Mark Garlick區(qū)區(qū) 3000 多枚核彈，能夠形成樣的條件嗎？顯不能！即使真的差陽錯，以特別別小的概率，使個點上的一丟丟 56 發(fā)生了聚變，由于這種聚是吸能反應(yīng)，也會產(chǎn)生猛烈的爆，核爆沖擊波的量直接就給吸收。有人說，月核變也可以看作是新星爆發(fā)，因為新星爆發(fā)前也有核。這種想法是錯特錯的。超新是大質(zhì)量恒星在命末期的一次大炸，爆發(fā)原因并是因為鐵核聚變恰恰是由于大質(zhì)恒星把能聚變的西都燒完了，剩的鐵核不聚變了失去了抵抗引力縮的力量，在巨引力作用下，恒外殼轟然墜落在部的鐵核上，這引發(fā)了大爆炸。新星爆發(fā)示意圖此超新星爆發(fā)的量來源是恒星本的引力勢能，而是鐵核的聚變。球這么小的星球根本不需要靠聚去抵抗引力收縮也就不可能發(fā)生新星爆發(fā)。所以，想要炸毀月球就是把這 3000 多枚核彈交給上帝，他也只能手一攤：實在是不到呀！話又說來，《流浪地球 2》作為一部科幻電影，就是需要洞超大的想象力科學(xué)上有一些不理的地方在所難。只要能滿足劇需要，推動劇情展，邏輯上講得就行！就好像筆這樣，雖然挑了么多毛病，在電院看電影時仍然致盎然，看完了意猶未盡，絕對得上是科幻電影巔峰之作了。不說了，這就二刷了！本文來自微公眾號：果殼 （ID：Guokr42），作者：人馬座 A