劉興亮 | 極簡核能發展史

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但丁在《神曲·地獄篇》里寫道：

當自然獲得了自身的法則，怎樣效仿

神圣的智力和神圣的藝術；

要是你仔細閱讀《物理學》，

在開始不多的幾頁，就會看到

你們的藝術要盡可能效仿自然。

在認識論理，有一個長久的學術爭執，那就是我們所擁有的科學知識是本來就存在而被人「發現」的，還是這些東西若沒有人的「創造」就不會存在。

在經驗主義者看來，知識是行動中摸索出來的，在不斷地驗證中修正自身，但世間不存在絕對的因果關系，我們所秉持的一切知識都是暫時、偶然的，沒有絕對性。

在先驗者眼里，世界則有一套先于存在的內在規律，這個規律如同絕對真理一樣指揮著物質世界的運轉和演進，人類的認知只是這個演進系統中的一小部分。

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對一只兔子而言，世界不存在理性的法則，它只遵循尋找食物、繁衍后代的天性，整個生活是偶然依存于物質世界的，眼前的一切和下一秒的存亡毫無關系。

但是人卻脫開了這種偶然性，試圖「預見」自身下一步的處境，趨利避禍，對抗物質世界造成的生存障礙，在這一過程中，他不僅獲得了對于物質世界可能服務于自身需求的知識，并且尋求擴大這個知識庫存，因而科學發生了。

但是科學再發生，再累積，退后三五百年，人類也絕不可能認為自己會發明一種東西，可以把自己生存的星球炸毀。這就是核能在科學史上的尷尬地位。

科學家的抽象演繹能力在愛因斯坦的腦袋里發展出了一個新的宇宙世界，它對外部世界的規定和認為，已經完全脫離了古典經驗主義的范疇，創造出一套恢弘、彎曲、眼花繚亂而又精密無比的幾何圖景。

它是如此抽象，以至于相比較真實世界不再那么重要了，物質讓位給理念，時空讓位于范疇。按照科學家的更高演繹法，人類的意識將如同一團霧，或者一串能夠破解的密碼，隨著地球資源的枯竭而飄向太空，在另一個星球上重新寄生于物質。

怎么講都非常駭人聽聞。這都是拜核能所賜。核能是令人畏懼的工業能力，起源于人對原子內部奧秘的探索，最終發展成為一種強大的能源，對人類社會產生了深遠影響。我們簡單梳理一下它的出現和發展歷程。

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首先，核能是指原子的裂變和聚變過程中釋放的巨大能量，其公式為質能方程E=mc2，其中E=能量，m=質量，c=光速= 299 792 458 m / s。至于每秒將近30公里的光速是怎么算出來的，以后有機會再講。

從這個公式可以看出，哪怕一克的物質都能釋放出巨大的能量。地球的重量很大，能夠被有效用來引起裂變的化學元素并不少，可開采的也相當多。何況隨著技術的發展，也許未來隨便找點什么都可能被催發裂變或聚變。這真的非常恐怖。

曼哈頓計劃造出來的小男孩和胖子原子彈，在廣島和長崎摧毀了一切。如今的核彈頭比小男孩厲害到不知哪里去了，據說能炸毀地球幾十次。讓我們雙手合十，為世界和平祈禱一下吧！

核能的發展歷史是一部充滿科學突破、政治博弈和技術進步的史詩。它從理念到實踐的發展歷程大致可以分為幾個階段。

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第一階段：科學萌芽

1896年，法國物理學家亨利·貝克勒爾發現鈾能發射出不可見的射線，能用于曝光照相底片。

1898年，瑪麗和皮埃爾·居里夫婦發現并分離出兩種放射性元素——釙和鐳。這引入了放射性作為原子結構特性的概念，證明了原子并非不可分割，而是蘊含著巨大的能量。

1898年，英國物理學家歐內斯特·盧瑟福被指派擔任加拿大麥吉爾大學物理系主任，在實驗中他發現了放射性的半衰期，并將放射性物質命名為α和β射線。他證明了放射性是原子的自然衰變。

后來，盧瑟福于1911年提出了盧瑟福模型，這是描述原子的一種核子模型。原子的中心有一個帶正電、帶質量的原子核，在原子核的四周是帶負電的電子云。核出現了，核能也就緊隨其后。

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第二階段：理論發展

1905年，現代史上最偉大的科學家阿爾伯特·愛因斯坦提出了著名的質能方程E=mc2。這個方程預言即使是微小的質量虧損也能轉化為巨大的能量，為核能的開發提供了理論基礎。或者說，這個公式為了人類利用有限的空間物質，開發毀滅性的能量巨大的原子彈打開了觀念上的大門。

1912年，丹麥科學家尼爾斯·玻爾建立了原子行為和能級的量子模型。

1932年，英國物理學家詹姆斯·查德威克發現了中子，為實現核裂變提供了關鍵的「彈丸」，因為中子不帶電荷，可以輕松進入原子核。

1933年，匈牙利物理學家利奧·西拉德構想出了核鏈式反應的理論。

1938年，德國科學家奧托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼通過實驗用中子轟擊鈾原子，首次發現了核裂變現象。鈾原子核分裂后，會釋放出巨大的能量和更多的中子。這意味著裂變釋放出的中子能夠引發其他鈾原子的裂變，就會形成鏈式反應，從而產生巨大的能量。

為此，利奧·西拉德與愛因斯坦一起，警告美國政府納粹德國可能正在研發核武器。

第三階段：原子彈的實現

1942年，美國啟動了曼哈頓計劃，匯集了頂尖的科學家，旨在制造原子彈。同年，恩里科·費米在芝加哥大學建造了世界上第一座核反應堆——芝加哥一號堆，成功實現了可控的核鏈式反應，這是核能從理論走向實踐的關鍵一步。

1945年7月，美國在新墨西哥州成功進行了首次核試驗。一個月后，兩顆原子彈分別在日本廣島和長崎爆炸，迅速將兩座城市夷為平地，死傷幾十萬人，其結果是立即促成了日本投降和第二次世界大戰的結束，也向世界展示了核能恐怖的破壞力。核彈不僅造成瞬時的毀滅，放射性物質還對環境造成永久性傷害。

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第四階段：核電利用及面臨挑戰

戰后，各國開始探索將核能用于和平目的，特別是發電。

1954年，蘇聯建成了世界上第一座核電站奧布寧斯克核電站，標志著核能和平利用的起步。

1960年代和1970年代，核電被視為一種清潔、廉價且幾乎取之不盡的能源。許多國家，包括美國、法國、日本等，都大規模興建核電站，核電裝機容量迅速增長。在這個時期，壓水堆和沸水堆等技術路線逐漸成熟并成為主流。

1979年，美國三里島核電站發生部分堆芯熔毀事故，盡管沒有造成人員傷亡，但引發了公眾對核電安全性的廣泛質疑。

1985年，中國第一座核電站秦山核電站建成，此后規模逐步擴大。

1986年，蘇聯切爾諾貝利核電站發生爆炸，造成嚴重的放射性泄漏，成為人類歷史上最嚴重的核事故之一。這起事故導致了全球范圍內的反核浪潮，許多國家的核電發展因此停滯甚至倒退。

2011年，日本福島第一核電站因地震和海嘯引發堆芯熔毀，再次重創了公眾對核電的信任，德國等國決定逐步淘汰核能。

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第五階段：當前與未來

盡管面臨挑戰，但隨著氣候變化問題的日益嚴峻，核能作為一種低碳能源還是受到重視。新一代的更小型、更安全、更高效的核反應堆正成為新技術的追求對象。尤其是近幾年，核聚變的可能性日益接近實現，聚變被視為核能的終極形態，它意味著人類有朝一日能夠實現「人造太陽」。

核能的歷史是一個充滿科學輝煌、技術力量、倫理困境和公眾質疑的曲折故事。

從愛因斯坦的理論到曼哈頓計劃的軍事應用，再到切爾諾貝利和福島的警示，核能的發展歷程充滿了波折。然而，隨著技術的不斷進步和對清潔能源需求的增長，核能也在開啟新的篇章，旨在以更安全、更高效的方式為人類社會提供強大的動力。

只是，在這個核能實現廣泛服務的時代到來之前，我們還存在嗎？