1938年,德国化学家、核物理学家哈恩为了证明铀衰变后,会变成原子数更小的放射性元素――镭,用一束中子流去轰击铀,结果他连镭的影子也没看见,只得到了一些钡。这里我们要知道钡原子的质量只有铀原子质量的60%,这也就是说铀原子一下子缩水了近四成,这让哈恩兄弟百思不得骑姐,于是他真的去找“姐”去了。这个姐就是奥地利裔瑞典女科学家莉泽·迈特纳。本来呢,哈恩是很喜欢在迈特纳身上揩油的,迈特纳发现的91号元素(Pa)就是被哈恩占了首要发现地位,而这个首要发现地位不但意味着声名鹊起,还意味着妥妥的拿各种奖。但迈特纳本着“我不入地狱谁入地狱”的佛家大无畏慈悲精神,并没有跟哈恩计较这些,她全身心的投入到了对哈恩实验结果的研究中。
迈特纳是个天才,她象看着苹果落地悟出“万有引力”的牛顿一样,看着窗外冰柱上的水滴悟到了原子分裂的可能,进而又在实验中发现,不管怎么检测铀原子的质量还是少了那么一点点,于是她又进而想到了爱因斯坦狭义相对论中,那个关于质量、能量能相互转换的著名的预测――质能方程E=mc2 ,其中E=能量,m=质量,c=光速。虽然铀原子丢失的质量极其微小,但在乘以光速的平方后,产生出的能量还是足以惊世骇俗的。迈特纳是个勤劳的小蜜蜂,她用实验证实了爱因斯坦的预测,她发现了“核裂变”,她是又一个居里夫人。不过,这个伟大的成就又被哈恩揩了油,关于核裂变的诺奖后来只奖给了哈恩一个人。
核裂变的潘多拉魔盒被打开后,纳粹德国第一时间就想到要用它来做炸弹,但终其一世也未能如愿,倒是后来者――美国造了出来并投在了日本。究其原因,主要是因为纳粹德国的综合国力不足,自己本身对“原子弹”也不够重视,这导致了他的研发队伍的组织力度不够、资源投入也太少(要知道美国的原子弹计划――曼哈顿计划,光白银就使用了14700吨),而为人们所熟知并津津乐道的摧毁纳粹德国重水工厂的行动,其实只能算是很次要的原因。因为重水只是核反应堆的必备条件之一,而核反应堆到原子弹中间,还有很长的路要走。
原子弹之后是氢弹,虽然都是核武器,但产生能量的方式却完全不同,氢弹的原理是“核聚变”――即由轻原子核(例如氘和氚)在超高温、高压的情况下,结合成较重原子核(例如氦),其间丢失的质量被转换成了巨大能量。我们生命的必要条件之一――太阳正是以此方式在“燃烧”。核聚变还有一点与核裂变有很大的不同,就是核聚变的所需条件很难人为制造也很难控制,所以核聚变很难为人们所利用。
控制核聚变的最大难题是要营造出超高温、高压的环境,这一难题虽然理论上可以利用“箍缩效应”(指等离子体电流与其自身产生的磁场相互作用,使等离子体电流通道收缩、变细的效应)解决,并且物理学家们已经发明出了托卡马克可控核聚变装置,但因为运行消耗远远大于所获取,所以目前一直还处于摸索阶段。
除了利用强磁场实现可控核聚变之外,我们还可以通过激光来实现可控核聚变,即将强大的激光束打在一个固态氢球靶丸上,瞬间压碎它并将温度提高到一亿摄氏度左右,从而获得大量的能量。这一方式的难处也是运行成本太高,一个直径两毫米的靶球的造价高达百万美元,让人累觉不爱。
核聚变能量既然这么难搞定,那么人类还要不惜工本去研究它呢?因为核聚变是目前已知的唯一一个没有污染、取之不尽用之不竭的能量来源,它的原料是海水,它的工作不产生任何废物,它是我们进行太空长途旅行的最理想燃料。从现有情况来看,人类想摆脱衰竭的可能、想拥有更美好的未来,就不能停止对核聚变的研究。