有一说一，《流浪地球2》拍得是真好，在史诗般的叙事和中国式的正能量面前，漫威灭霸打响指那一套顿时显得过于小儿科、索然无味了。
《流浪地球2》电影海报 不过，喜欢归喜欢，既然好话都让你们给说了，作为一名核工程师，咱再锦上添花也没啥意思，只好拿上放大镜吹毛求疵一下，挑挑它的“小毛病”。 友情提示，以下内容涉及轻微剧透，还没看过电影的朋友，可以先分享本文到朋友圈，等看完电影后再回来阅读。 《流浪地球2》里的核聚变 有没有发现大刘很喜欢核聚变？《流浪地球2》的主要设定几乎都与核聚变有关：
核聚变是多个较轻的原子核结合成一个较重原子核的过程。 比如，太阳上的核聚变，就可以笼统地认为是四个氢原子核聚变成一个氦4原子核（由两个质子和两个中子构成）。 由于氦4原子核的质量比四个氢核加起来更轻，亏损的质量转化成了能量，所以太阳内部的核聚变能够释放出巨大的能量，使太阳持续不断地发出光和热。 至于后来的氦闪，则是三个氦4聚变成一个碳12原子核。
太阳的能量来自于太阳核心发生的核聚变 | 《流浪地球2》预告片截图 核弹中的氢弹以及可控核聚变装置里发生的则是氘氚聚变。氘氚也属于氢元素，但氘核是一个质子加一个中子，氚核是一个质子加两个中子。 氘氚聚变会形成一个氦4和一个中子，同样可以释放出超级多的能量，所以氢弹爆炸的威力特别大，远远超过了原子弹。
氘氚聚变过程，生成一个氦4和一个中子，并释放能量 在《流浪地球2》这一大波核聚变中，最靠谱的当属人类制造的那3000多枚核弹，是真的能爆炸，货真价实，童叟无欺。 而行星发动机的重核聚变和更惊人的月核聚变，用一句话来形容就是：把上帝搬来也难做到！ 好吧，相信很多人会认为我的脑子被智子给锁死了（现在《三体》电视剧也很火），但在当下的物理规律下，我只能得出这么个结论。 行星发动机
《流浪地球2》中的行星发动机 | 电影预告片截图 先来说说那12000座无比壮观的行星发动机，如果没有它，地球就无法启程去流浪。 行星发动机应该是有史以来科幻小说中描述过的最强大的发动机了。大刘能想象出这个东西，电影能把它拍得让人信服，笔者真的是很佩服！ 而在科学原理方面，行星发动机基本上也能说得通。行星发动机燃料用的是石头，石头里占大头的成分是硅，硅原子核可以通过聚变生成铁原子核，同时释放出能量。 那位看官问，为什么不用氘氚或者氢来当燃料？这些都可以从海水里提取。原因是行星发动机的消耗量太大，地球上的海水都不够烧的…… 所以，还是石头好，遍地都是，取之不尽，用之不竭。 原著小说里没有细说行星发动机的结构，只提到它的高度达到了11公里，底部直径达50公里。一辆辆卡车从进料口将石头倒进去，发动机顶上的喷口会向上喷出巨大的等离子喷流。 电影《流浪地球》和《流浪地球2》却在银幕上再现了这些巨大的发动机，而且细节满满。笔者推测，行星发动机应该源自现在的磁约束可控核聚变装置，即托克马克。
《流浪地球2》里建造中的行星发动机 | 电影海报 即使是门槛较低的氘氚聚变，也需要苛刻的条件。这是因为原子核都带正电，而想要引发聚变，需要让它们靠近到10-15米的距离，比一根头发丝儿的千亿分之一还要小。正所谓同性相斥，原子核所带的电荷会在这么短的距离上产生巨大的排斥力。 要想克服这种排斥力，需要极高的温度才行。在地球上实现氘氚聚变，需要大约1亿℃的高温，甚至比太阳中心还要高。 太阳中心温度仅1500万℃左右，它能实现聚变是因为核心的压力特别高，质量还特别大，即使温度低导致聚变发生概率低，但其巨大的质量使得聚变总功率依旧很大。 在1亿℃的高温下，没有哪种物质还能保持固态，都变成了等离子体，也没有哪种材料制成的容器能够装下这些等离子体，所以需要用磁场来约束，不让等离子体直接接触容器壁。 托克马克装置就将等离子体约束在环形的真空室内进行聚变。目前正在建设的国际热核试验堆ITER就是一个托克马克，能够实现聚变产生能量是输入能量的10倍，但现在还没有哪个可控核聚变装置能实现核聚变能量的持续输出。
建造中的国际热核试验堆 | ITER 假如行星发动机实现了持续而可控的硅核聚变，还需要克服一大难题，即如何把能量转化为等离子喷流的动量。 现在的托克马克装置真空室内的燃料密度很低，即使温度达到上亿度，压力也不高，目前最高的也只有2.05个大气压。就这点儿压力，想要产生行星发动机那样的高速喷流，是不可能的。
《流浪地球2》电影海报 所以行星发动机必须要实现极大密度和极高压力下的核聚变，要想控制这样的高密度等离子体，需要超乎想象的强大磁场，还不能让进料和喷流破坏等离子体的稳定性。这个难度，以现有的科技能力是想都不敢想的，也许未来的人类能够做到。 但这种硅核聚变，真的能在地球上实现吗？ 重核聚变 考虑到行星发动机烧的是石头，也就是硅原子核的聚变，这种比较重的原子核聚变，要比氘氚聚变的条件更加苛刻，因为原子序数越大，携带的电荷越大，排斥力也就越强。 在太阳内部1500万℃就可以发生氢核聚变，甚至还可以更低，但要发生氦闪，也就是从三个氦4聚变成一个碳12，则需要1亿~2亿℃，还得像恒星晚年那样积累大量的氦4才行。 对于现实中的太阳来说，这一条件至少还需要几十亿年才能达成，所以不用担心会像《流浪地球》的设定那样，100年内就迎来太阳氦闪危机。 而要发生两个硅原子核（14个质子+14个中子）的聚变，电荷之间的排斥力要比氦聚变大得多，可以想象会有多难。 比硅的原子序数小得多的两个氧原子核（8个质子+8个中子）直接聚变，需要15亿℃的高温和每立方米1000万吨的高密度才行。 要实现两个硅原子核的聚变需要多高的条件，这方面的文献较少，有文章说需要30亿℃，倒是一种合理的推测。 因此就算是在恒星内部，从硅原子核再向更重核的聚变也不是简单地把两个硅核加起来，而是要不断地吸收氦4原子核，每吸收一次增加2个原子序数，一共进行7次加法，才能聚变到镍56原子核。这个 |
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