若可控核聚变成为现实，世界将会变成什么样子？科学家给出了解释（资料来自网络《旅行密码屋》）2024/08/13

彭亮文（谢绝献花）

现代科学认为我们的地球诞生于46亿年前，也就是太阳系诞生初期，当时太阳系还是一片巨大的分子云，在引力的作用下开始坍缩，这片分子云包含着丰富的氢、氦以及少量的重元素，随着坍缩的进行，中心区域的密度和温度不断的升高，逐渐形成了一个原恒星，也就是太阳的雏形，在原始恒星的周围，剩余的物质逐渐形成了一个扁平的盘状结构，这个结构被称为是原行星盘，在这个盘中，物质不断的碰撞、聚集，慢慢的形成了各种大小的颗粒，较小的颗粒通过相互吸引和合并，形成了较大的天体，这就是行星前身的星子，星子之间的相互碰撞和融合进一步增大了它们的体积和质量，靠近太阳的区域，温度会变得越来越高。只有岩石和金属能够保持固态，从而形成了类地行星，比如说水星、金星、地球和火星。

在太阳系的形成过程中，小行星、彗星等小天体也应运而生。它们在太阳系中穿梭，有的撞击行星，有的则一直游离在太阳系的边缘。经过漫长的岁月，太阳系逐渐稳定下来，形成了我们今天所看到的有序结构。太阳作为中心，以其强大的引力掌控着各大行星、卫星、小行星和彗星的运行轨道，共同构成了这个神奇而壮观的太阳系。根据科学家的研究我们能够知道，太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86，剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14，从占比上我们就能够看出太阳的质量非常大，从太阳诞生以后，就一直都在源源不断的释放热量，到现在太阳已经燃烧了50亿年的时间，看到这里，相信很多人都会产生一个疑问，就是太阳为什么能够燃烧这么长时间？

科学家最初认为，太阳之所以能够燃烧这么长时间，可能是化学燃烧，任何物质的燃烧都离不开燃料，太阳自然也不会例外，科学家通过化学燃烧的方式计算了太阳的寿命，结果和事实完全不符，如果太阳是通过收缩或者化学反应燃烧来产生能量的，那么太阳早在几百万年前已经燃烧殆尽了，但是到现在为止，太阳已经燃烧了50亿年的时间，这说明太阳的燃烧并不是化学反应，这个谜题一直困扰着科学家，直到爱因斯坦的质能方程式出现以后，才解决这个问题，爱因斯坦是近代科学界最伟大的物理学家，他除了伟大的相对论之外，还有一项影响深远的研究，那就是质能方程式E=mc^2，这个方程式告诉我们任何有质量的物体都必须有等量的能量。这个方程式极大的改变了人类对世界的理解，主要体现在以下几个方面：

首先，它打破了传统上对质量和能量的孤立认知。在质能方程式出现之前，人们普遍认为质量和能量是两个完全不同的概念。而这个方程式表明，质量和能量实际上是等价的，可以相互转换，这是一种全新的、深刻的统一观点，其次，质能方程式为核能的利用提供了理论依据。它让人们明白，在原子核发生变化时，微小的质量损失能够释放出巨大的能量。这促使了核电站的发展，为人类提供了大量的清洁能源；同时，也导致了核武器的诞生，深刻影响了国际政治格局和战争形态。总体来说，质能方程式以其简洁而深刻的形式，彻底的改变了人类对世界的理解，对现代科学和技术的发展都起到了深远的影响。利用这个方程式，我们能够将太阳的内部想象成一个巨大的核能站。

根据科学家的研究得出，太阳内部有着大量的氢原子，四个氢质子融合在一起，形成了一个氦原子，在这个期间，4个质子中有一小部分质量丢失了，由于质能守恒，这些质量会转化为巨大的能量，使得太阳辐射出的功率高达3.9*10^26瓦，核聚变反应需要巨大的温度和压强，太阳中心的温度和压强为核聚变反应提供了基础，当两个质子碰撞的时候，它们可以融合在一起形成一种由两个质子组成、没有中子的双质子组合，然而，双质子是一种极其不稳定的结构，绝大多数时候会衰变回两个质子。不过，每隔一段时间，会有少于0.01%的双质子经历β+衰变，在这个衰变过程中会释放出正电子（电子的反粒子）、中微子，并且质子会转化为中子。

根据爱因斯坦的质能方程式 E=mc^2，可以得到核聚变反应产生的能量是普通化学反应释放的能量的2000万倍。换句话来说的话，1千克氢原子核聚变成为氦原子释放的能量，相当于燃烧4000吨石油或6000吨煤炭释放的能量，很显然，核聚变反应是可以释放巨大能量，而我们的太阳也就是利用这种物理反应产生的光和热。根据计算，太阳核心区域每秒会有6亿吨的氢元素发生核聚变反应，其中会有400万吨的氢元素完全转化为能量释放，这个数据在我们看来实在是非常巨大的。不过对于太阳来说，实在是太过于微不足道，太阳的质量是大约地球的33万倍，体积大约是地球的130万倍，即使太阳已经燃烧了46亿年，但太阳消耗的总质量才只有0.03%。科学家通过对太阳核聚变的计算得出，我们的太阳还能够继续燃烧50亿年的时间。

从这一点我们就能够知道，核聚变反应是一种非常强大的转化方式，如果说人类能够掌握这种技术，那么人类的科技一定能够大幅度的提升，为此科学家提出了可控核聚变技术，目前科学家在可控核聚变的研究上，技术层面已经非常成熟，但是难以突破的点就在材料上面，只要能够攻克材料这道关卡，那么可控核聚变就有可能变成现实，前段时间，美国科学家宣布已经找到了新的材料，人类已经达到了突破可控核聚变的临界值，美国麻省理工学院（MIT）研究可控核聚变领域的专家——丹尼斯·怀特（Dennis Whyte）表示：其研究团队找到新的材料，不仅性能卓越，而且可以让核聚变反应堆的成本降低到原来的1/40。此举意味着成本大幅度降低，让可控核聚变技术可以从实验室，步入到实际应用之中。

其研究团队已发表六篇论文在三月份的《IEEE应用超导报》中，从几个不同的角度，论证了这种材料的可靠性，以及可控核聚变应用层面的可行性。这种新型材料就是稀土钡铜氧化物（ReBCO），与传统的铌合金相比，它把需要超导的温度从4开尔文，提升到20开尔文，不仅大大降低了核聚变反应堆的体积，也大大降低了核聚变的成本。虽然这种材料是近期才公布的，但是他们已经经过了3年的论证，在2021年的时候，他们就利用了这种材料制作成了超磁体，并且产生了20特斯拉的强磁场，这一磁场强度也被认为是超过可控核聚变的临界值，从发现这种材料后，科学家就多次进行试验，经过很多次的试验，科学家证明了这种材料安全可靠。能够适用于可控核聚变。

虽然说人类现在已经掌握了可控核聚变的基本技术，但是想要真正的实现可控核聚变还需要很长的一段路，毕竟人类现在还无法实现以下几种技术：第一点就是极高的温度和压力，想要是核聚变发生，原子核需要在超过1亿摄氏度的极高温度下相互碰撞，以克服相互间的电子斥力，目前在地球上，科学家没有发现任何一种材料能够承受如此高的温度，第二点就是等离子体的不稳定性和复杂性，在高温下，氘氚燃料会呈现出电子和原子核分离的混合状态，即等离子体态。等离子体内部会产生复杂的电磁场和不稳定性，使得科学家难以准确预测其状态并进行有效约束。尽管科学家已经找到了一些能够在极端条件下稳定工作的材料，但是这些材料无法长期工作，所以还不能够使用。

而且想要实现可控核聚变，就必须使输出的能量大于输入的能量，既达到能量增益，虽然在一些实验中已经取得了接近或者部分实现能量增益的效果，但是要大规模、可持续的基础上实现这一点还是非常困难的，可控核聚变涉及到多个领域的复杂技术，包括高温等离子体的产生、加热、约束、控制以及能量转化等。每个环节都存在各种技术难题，需要不断进行研究和创新来解决。而且可控核聚变还需要一种特殊的原料，这种原料就是氦-3，这是一种非常稀有的元素，目前地球上的这种元素非常稀少，不过在月球上，这种元素的储量非常丰富，未来人类还需要登陆月球去开采这种资源，现在人类已经能够载人登陆月球，但是在月球上开采资源还无法做到，所以人类还需要继续努力才行。

如果人类未来能够实现可控核聚变，那么人类的科技将会大幅度的提升，对我们的生活来说，也会有非常大的改变，当可控核聚变被人类完全的掌握了，那么核能技术将会迎来一个新的革命，核能技术将会有着更为广泛的应用，核能技术将会成为人类解决能源不够用的利器，解决能源发展不平衡的问题。同时也为人类的未来发展提供了更大的动力，随着技术的不断提高，核能技术在各个领域的应用将会越来越多，它不仅会改变人们的生活，还将会改变我们的生产方式。到时候我们再也不用为能源发愁，可控核聚变将提供几乎取之不尽用之不竭的能源，相比于传统化石燃料，可控核聚变将会彻底解决能源短缺的问题，要知道，地球每秒钟接收到的太阳能量大约只有22亿分之一。

而这22亿分之一的能量就相当于地球上100万吨煤炭燃烧的能量总和，可想而知核聚变的能量有多大，而且可控核聚变是一个没有污染的能源，我们的传统能源燃烧之后，会给环境带来一定的破坏，比如说二氧化碳增多，废水排放等等，而大规模的应用可控核聚变能够减少碳排放，有助于缓解全球气候变化，降低空气污染保护生态环境，改善人类的生活环境，充足的能源能够大幅度的降低工业生产的成本，促进高能耗产业的发展和创新，比如说在科学、化工、冶金等方面，能够有更多的发展空间和更多的能源消耗实验，而且大量的能源还能够用于海水淡水化等水资源的处理。使得更多的地方能够用到淡水资源，对于人类探索宇宙来说，可控核聚变能够提供强大的飞船能源，使得人类探索宇宙的时间更长。

从总体来看，可控核聚变对于人类的生活和未来的发展来说都有巨大的作用和意义，所以这也是为什么科学家一直以来都想要发展可控核聚变的原因，虽然现在人类的可控核聚变技术还不是非常成熟，但是人类作为地球上最有智慧的生命，人类的科技在不断的进步和发展，只要人类能够坚持不懈的努力下去，未来随着人类科技的进步，人类一定能够彻底实现可控核聚变技术，小编希望人类能够早日实现自己的梦想，对此，大家有什么想说的吗？