您的位置:首頁»生活常識»正文

文明升級能源需求巨大,核聚變並非終極選擇,未來出路在哪裡?

核聚變是人類目前正在開發的優質新能源之一, 如果推上商業運用, 將完全緩解現階段的能源危機, 將人類文明推上一個新階段。 於是, 有人認為, 核聚變能源的利用, 是人類未來文明升級, 走向深空的唯一出路。

這就值得商榷了。 筆者認為, 核聚變只是人類目前正在開發的一種高效能源, 是人類迄今為止認識的質能轉換率最高的能源, 但並不一定是未來人類最高級的能源。

可控核聚變實現的難點

所謂可控核聚變俗稱人造小太陽。 這種叫法引起過許多人的誤解, 以為所謂「人造小太陽」就是造出一個外觀像太陽, 放射出耀眼光芒的球體。 其實不是這樣, 之所以叫做「人造小太陽」, 是因為核聚變的內在運行機制是模仿太陽核心的氫核聚變。

太陽之所以源源不斷地發出光和熱, 就是中心一直在不停進行著氫核聚變, 每秒鐘有420萬噸的質量轉化為巨大能量,

以電磁輻射的方式釋放到太空, 我們地球也能夠分得一杯羹, 這杯羹是太陽總能量的22億分之一。

可控核聚變的最大難點就是實現對高溫等離子體的控制, 這種控制一是要約束住它, 不讓其到處亂跑;二是要能維持源源不斷的聚變反應。

要實現這個目標, 首先就要解決容器問題, 用什麼容器和方法能夠盛裝核聚變的高溫等離子體。

太陽核聚變是在3000億個大氣壓強和1500萬度高溫下, 幾十億年來持續不斷進行的。 而人類在地球上無法得到這麼高的壓力, 就只能從溫度提升上做文章。

因此在地球環境下要實現可控核聚變, 讓這個聚變源源不斷的進行, 核聚變等離子體的溫度就要達到1億度以上。 從目前的技術來看, 人類製造出1億度高溫已經不成問題, 但問題是這團億度高溫之火用什麼容器來裝住讓它不要亂跑呢?

我們地球所有的材料沒有能夠耐受1億度高溫的。 已知熔點最高的物質是鉿合金, 熔點可達4215℃;其次是單質碳, 熔點在3500℃以上;熔點最高的單質金屬是鎢, 熔點為3410℃。 由此可見, 地球物質耐高溫的能力太弱了, 連1萬度都耐不了, 別說耐1萬個1萬度的1億度了。

不管用何種物質做核聚變裝置的內膽, 都無法裝住核聚變的火焰。 當然這只是常人的眼光, 科學家可不是常人, 他們熟知並能應用幾百年來的科學發現和發明,

找到了束縛核聚變高溫等離子體這匹野馬的方法, 而且還不止一種。

這就是磁約束、重力約束、慣性約束。 太陽就是依靠重力約束, 巨大質量的壓力, 將核聚變控制在核心進行;而地球沒有這麼大的重力, 人類也沒有能力製造這麼巨大的壓力, 只能採取其他約束 辦法。

現在普遍採用的是磁約束,就是通過製造一個磁場,將核聚變的等離子體中帶電粒子約束在裝置中心,不讓它接觸內壁和任何零部件,這種裝置主要有托卡馬克和仿星器裝置。

這樣,核聚變反應就能夠控制在容器中進行了。但理論與實踐是有距離的,當前需要解決的是能夠約束和持續穩定運行多久的問題,能夠轉化出多大的能量的問題。

核聚變不是人類能源開發利用的終點

核聚變可以讓人類文明提升到一級水準。所謂一級文明水準,根據卡爾達舍夫宇宙三級文明理論,是宇宙最低一級文明,也叫做母星文明。作為人類,達到一級文明,就是能夠完全掌控地球了。

一些科學家認為,人類文明現在還處於0.73級左右的階段,要實現一級文明,還需要奮鬥200年,而可控核聚變能源的利用,就是要達到一級文明的前提條件。

卡爾達舍夫三級文明理論認為,文明升級的主要度標是能量的使用量。現在人類能量使用總量約2*10^13W/s(瓦/秒),達到一級文明需要使用的能量要達到1.74*10^17W/s,還需要增加8700倍。0.73級到1級還相差0.27級,也就是27個0.01點,8700倍開27次方,我們可以計算出每升級0.01級文明,能量需求增長約1.4倍。

而要達到二級文明,還相差1.27級,也就是127個0.01,根據1.4倍的127次方計算,人類要達到二級文明,能量使用總量還需要增加3萬多億倍。從這樣龐大的能量增長天文數字,我們可以看出,僅靠核聚變能量來獲得升到文明二級的能量只是杯水車薪,是遠遠不夠的。

那麼人類未來能源的出路在哪裡呢?

出路有很多,就是尋找新的能源,最終的目標就是最大限度獲取太陽能源。我們知道,太陽每秒鐘有420萬噸的質量轉化為能量,根據質能方程就是每秒鐘釋放出3.78*10^26W/s能量,地球可以從這些能量中接受到22億分之一,就是1.74*10^17W/s。

其實這就是一級文明和二級文明的能量度標,也就是達到一級文明,消耗的能量要達到地球接受太陽總能量;達到二級文明,消耗的能量相當太陽輻射總能量。因此,核聚變能源利用只能夠讓人類升級到一級文明,而要達到二級文明,就是把地球全部榨幹了,也無法滿足這種能量需求。

那麼未來的能量來自哪裡呢?我想首先是人類通過對自然規律更深層次的認識,在質能轉換效率上有更大突破。人類現在質能轉換獲得的最大效率是核聚變,只占到質能轉化率的0.7%,而反物質湮滅可以實現質量100%的能量轉化。

那麼在這0.7%到100%中間還有99.3%的質能轉化率,人們還沒有找到任何轉換方法,未來有沒有可能取得重大突破呢?如果能夠達到2%以上,甚至50%以上的質能轉化利用率,那能源利用的前景就更廣闊了。

但人類最終的能量來源還是要依靠我們的母恒星~太陽,如果能夠把太陽源源不斷的輻射收集起來,別讓它浪費了,就能夠得到實現二級文明的能量了。

這正是戴森球理論的來源

戴森球理論是上世紀60年代,美國著名物理學家,愛因斯坦曾經的助手弗裡曼·戴森提出來的。這個理論的主要內容是任何文明發展到一定階段,都必須建設一個巨大的球狀殼體,將自己母恒星包裹起來,讓恒星巨大能量全部為文明發展所用。這是宇宙一切文明升為二級的必由之路,也是人類文明升級的必由之路。

科學家們經過計算,人類建造的戴森球半徑應該在地球軌道左右,也就是以太陽為中心,製造一個半徑約1.5億千米的球體,將太陽包裹起來。科學家們經過測算,要建設一個這麼巨大的球體,需要拆解整個太陽系所有的行星,甚至連塵埃氣體也不放過,這個殼體的厚度還只有幾十公分。

未來的人類將再也沒有地球,而是寄居在戴森球殼體附屬的太空城中,並且依賴汲取太陽的巨大能量,不斷飛往深空進行星際移民。

這個偉大的構想在許多人看來,實在很是荒唐,有些像癡人說夢。但許多科學家相信,這將是人類在太陽系的最後時光最終出路,而且有的科學家對這種工程進行了可行性研究,認為完全可行。現在科學界一般認為,人類要達到一級文明還需要200年,要達到二級文明還需要5000年。

過去,有過很多當時認為是天方夜譚的事情,過了一些年就成為很普通的現實。就如早幾十年,人們連做夢都想不到手機會成為人人必備,可以與地球任何地方的人們視訊聊天已經成為常態。因此在未來幾百年,甚至幾千年,人類做成戴森球有什麼稀奇的呢?筆者堅信這一點,而且只有太陽巨大能量,才是人類最終走出太陽系最可靠的來源。

現在普遍採用的是磁約束,就是通過製造一個磁場,將核聚變的等離子體中帶電粒子約束在裝置中心,不讓它接觸內壁和任何零部件,這種裝置主要有托卡馬克和仿星器裝置。

這樣,核聚變反應就能夠控制在容器中進行了。但理論與實踐是有距離的,當前需要解決的是能夠約束和持續穩定運行多久的問題,能夠轉化出多大的能量的問題。

核聚變不是人類能源開發利用的終點

核聚變可以讓人類文明提升到一級水準。所謂一級文明水準,根據卡爾達舍夫宇宙三級文明理論,是宇宙最低一級文明,也叫做母星文明。作為人類,達到一級文明,就是能夠完全掌控地球了。

一些科學家認為,人類文明現在還處於0.73級左右的階段,要實現一級文明,還需要奮鬥200年,而可控核聚變能源的利用,就是要達到一級文明的前提條件。

卡爾達舍夫三級文明理論認為,文明升級的主要度標是能量的使用量。現在人類能量使用總量約2*10^13W/s(瓦/秒),達到一級文明需要使用的能量要達到1.74*10^17W/s,還需要增加8700倍。0.73級到1級還相差0.27級,也就是27個0.01點,8700倍開27次方,我們可以計算出每升級0.01級文明,能量需求增長約1.4倍。

而要達到二級文明,還相差1.27級,也就是127個0.01,根據1.4倍的127次方計算,人類要達到二級文明,能量使用總量還需要增加3萬多億倍。從這樣龐大的能量增長天文數字,我們可以看出,僅靠核聚變能量來獲得升到文明二級的能量只是杯水車薪,是遠遠不夠的。

那麼人類未來能源的出路在哪裡呢?

出路有很多,就是尋找新的能源,最終的目標就是最大限度獲取太陽能源。我們知道,太陽每秒鐘有420萬噸的質量轉化為能量,根據質能方程就是每秒鐘釋放出3.78*10^26W/s能量,地球可以從這些能量中接受到22億分之一,就是1.74*10^17W/s。

其實這就是一級文明和二級文明的能量度標,也就是達到一級文明,消耗的能量要達到地球接受太陽總能量;達到二級文明,消耗的能量相當太陽輻射總能量。因此,核聚變能源利用只能夠讓人類升級到一級文明,而要達到二級文明,就是把地球全部榨幹了,也無法滿足這種能量需求。

那麼未來的能量來自哪裡呢?我想首先是人類通過對自然規律更深層次的認識,在質能轉換效率上有更大突破。人類現在質能轉換獲得的最大效率是核聚變,只占到質能轉化率的0.7%,而反物質湮滅可以實現質量100%的能量轉化。

那麼在這0.7%到100%中間還有99.3%的質能轉化率,人們還沒有找到任何轉換方法,未來有沒有可能取得重大突破呢?如果能夠達到2%以上,甚至50%以上的質能轉化利用率,那能源利用的前景就更廣闊了。

但人類最終的能量來源還是要依靠我們的母恒星~太陽,如果能夠把太陽源源不斷的輻射收集起來,別讓它浪費了,就能夠得到實現二級文明的能量了。

這正是戴森球理論的來源

戴森球理論是上世紀60年代,美國著名物理學家,愛因斯坦曾經的助手弗裡曼·戴森提出來的。這個理論的主要內容是任何文明發展到一定階段,都必須建設一個巨大的球狀殼體,將自己母恒星包裹起來,讓恒星巨大能量全部為文明發展所用。這是宇宙一切文明升為二級的必由之路,也是人類文明升級的必由之路。

科學家們經過計算,人類建造的戴森球半徑應該在地球軌道左右,也就是以太陽為中心,製造一個半徑約1.5億千米的球體,將太陽包裹起來。科學家們經過測算,要建設一個這麼巨大的球體,需要拆解整個太陽系所有的行星,甚至連塵埃氣體也不放過,這個殼體的厚度還只有幾十公分。

未來的人類將再也沒有地球,而是寄居在戴森球殼體附屬的太空城中,並且依賴汲取太陽的巨大能量,不斷飛往深空進行星際移民。

這個偉大的構想在許多人看來,實在很是荒唐,有些像癡人說夢。但許多科學家相信,這將是人類在太陽系的最後時光最終出路,而且有的科學家對這種工程進行了可行性研究,認為完全可行。現在科學界一般認為,人類要達到一級文明還需要200年,要達到二級文明還需要5000年。

過去,有過很多當時認為是天方夜譚的事情,過了一些年就成為很普通的現實。就如早幾十年,人們連做夢都想不到手機會成為人人必備,可以與地球任何地方的人們視訊聊天已經成為常態。因此在未來幾百年,甚至幾千年,人類做成戴森球有什麼稀奇的呢?筆者堅信這一點,而且只有太陽巨大能量,才是人類最終走出太陽系最可靠的來源。

Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示