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若可控核聚變成為現實,世界將會變成什麼樣子?科學家給出答案!
2023/03/25

根據科學家的研究我們能夠知道,地球是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在海王星的外面還有一顆冥王星,曾經冥王星也屬于一顆行星,但是後來科學家認為冥王星的體積和品質都太小了,于是就將冥王星踢出了行星的行列,在太陽系的八大行星當中,目前只有地球這顆行星誕生了生命,生命的出現給地球這顆行星增添了很多色彩,尤其是人類出現以后,解開了世界上很多的奧秘,根據科學家的研究得出,太陽的品質占到了太陽系總品質的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物質占到了太陽系總品質的百分之0.14,從占比上我們就能夠看出太陽的品質非常大。

太陽誕生于50億年前,到現在為止,太陽已經燃燒了50億年之久,科學家通過計算得出,太陽的壽命還剩下50億年,看到這里,可能很多朋友會產生一個疑問,就是太陽為什麼能夠燃燒這麼長時間?一直以來,很多人都認為我們的太陽燃燒和地球上的燃燒是沒有區別的,在愛因斯坦的質能方程式沒有出來之前,人類怎麼都想不明白為什麼太陽能夠燃燒這麼長時間,當質能方程式出現以后,人類才明白太陽其實并不是燃燒,而是內部核聚變的反應,核聚變反應主要是燃燒氫,在太陽的內部 充滿著大量的氫,它充當了核聚變的燃料,能夠讓太陽一直燃燒下去。

這種核聚變反應在50億年前就形成了,在太陽還沒有成型之前,大量的物質都開始朝中心聚集,當它的品質達到一定程度時,由于高溫和高壓的作用,太陽內部就會激活核聚變反應,從此太陽就誕生了,在太陽的總品質中,氫元素占據了百分之70左右,核聚變反應就是氫元素轉化為氦元素的過程,不過科學家經過研究發現,想要發生氫核聚變需要一定的條件,而太陽內部的高溫和高壓正好能夠滿足這種條件,核聚變在太陽中的運作方式是將普通的氫原子熔合成氦-4,并且在這個過程中釋放出能量來,根據科學家的研究我們能夠知道,核聚變只有當產物的品質小于反應物的品質時才會釋放出能量。

盡管氦-4是由兩個質子和兩個中子組成的,但是這些原子和是結合在一起的,這意味著它們整體的品質比單個部分的品質要輕,事實上,氦-4不僅比兩個質子和兩個中子氫,而且它還比四個單獨的質子輕,最終四個質子會反應生成一個氦原子核,科學家經過研究發現,太陽每秒鐘要消耗420萬噸的品質,這部分品質會以能量的形式釋放出來,太陽到現在已經燃燒了46以年,根據計算得出,太陽已經消耗了6*10^23噸品質,地球的品質只有5.965*10^21噸,相當于消耗了10個地球的品質,不過這對于太陽來說微不足道,畢竟太陽的品質非常大,它的總品質達到了1.9891*10^27噸,消耗掉的品質只有百分之0.03。

一般來說太陽內部的4個氫原子核聚變成一個氦原子,其品質會虧損0.0276個單位,相當于一克氫會虧損0.0069個單位,這些虧損的品質會轉化為能量釋放出去,然后被其它天體吸收,不過從本質上來說,太陽不可能一直釋放能量,因為總有一天太陽內部的氫元素會被消耗完,到時候太陽內部的核心區域溫度和壓強就無法啟動氦原子核的核聚變,這個時候輻射壓力就會下降,太陽內部的平衡就會被打破,然后太陽的體積就會開始收縮,這會引發兩種結果,第一種是質子-質子鏈反應的反應速率會出現提升,原因就是核聚變反應的速率對溫度非常敏感。

溫度只要稍微提升一點,其反應速率就會出現明顯的提升,第二種情況,核心反應區的邊界會向外擴張,之所以會這樣,是因為核聚變反應區在整體上的溫度和壓強都升高了,這會導致一部分原本處于核心反應區之外、從來沒有發生過核聚變的氫原子核參與核聚變,在這種情況下,太陽的亮度就會增加,釋放的熱量也會增加,隨之太陽的體積也會增加,到時候太陽會變成一顆紅巨星,吞噬水星、金星、地球的軌道,最終在引力的作用下,太陽會變成一顆白矮星,不過對于人類來說,太陽的壽命至少還有40億年左右,所以我們現在還不需要誕生太陽壽命終結的時候。

科學家經過研究發現,太陽的能源對于人類來說是取之不盡用之不竭的,所以現在科學家也在積極的研究可控核聚變,可控核聚變是一種無限的、清潔的、安全的新能源,從上個世紀50年代科學家就已經開始研究可控核聚變了,目前科學家面臨最大的難題是,聚變反應消耗巨大的能量,如何讓產生的能量超過消耗的能量,而且想要實現可控核聚變還需要一種稀有的能源,這種能源就是氦-3,在我們地球上也有氦-3,不過科學家經過研究得出,地球上氦-3的儲量是非常稀少的,氦只有氦-3和氦-4這兩種同位素,在地球所有的氦中,氦-3所占的比例只有百分之0.000137。

所以說這種氣體是非常珍貴的,目前科學家發現,地球上的氦-3正在從海底不斷的釋放出來,根據計算地球每年大約有2000顆氦-3會從地球內部逃逸,如果長久的發展下去,地球上的氦-3可能會全部消失,科學家通過研究得出,地球上的氦-3主要來源有兩個,一個是地球誕生之初形成的,還有一個來自于宇宙射線,而現在地球釋放的氦-3就是地球誕生初期形成的,根據計算得出,現在地球內部至少保存著10^15克氦-3,不過現在科學家還無法將這些氦-3全部開采出來,除此之外,科學家在月球上還發現了大量的氦-3,而且儲量大約是100萬噸,這對于人類來說絕對是一個好消息。

如果未來人類真的能夠實現可控核聚變,那麼人類還需要前往月球去開采資源,畢竟地球上的氦-3是有限的,不過想要在月球上開采這種資源并不是一件容易的事情,畢竟月球環境和地球環境是不同的,想要在月球上開采能源,必須對月球進行改造,這樣人類才能夠利用月球上的氦-3,看到這里,可能很多朋友會產生一個疑問,如果未來人類真的能夠實現可控核聚變,那麼對人類的生活會有哪些影響呢?科學家認為,如果人類真的能夠實現可控核聚變,那麼對于農業的發展來說有很大作用,那些原本不適合糧食生產的海邊將會出現一棟棟無土栽培的大樓,合成化肥關鍵的能源問題就可以得到徹底的解決。

這樣會使得糧食的產量大幅度增加,世界各地的人都能夠吃上飽飯,除了農業發展之外,工業發展也會帶來很大的改變,由于能源充足而且成本很低,這使得很多工業活動的成本也變得很低,比如說熔煉金屬,分解礦物和交通運輸等等,這些活動成本可能僅僅剩下人工成本和時間成本,由于工業原料的價格降低,所以會使得工業成品價格下降,更多的大型機械設備開采礦物或進行一些其它工業活動,這樣循環下去,一個普通人就能夠用極低的成本完全之前的工業生產,對于人類來說這些都是有利于人類發展的方法。

更重要的是,可控核聚變對于地球環境來說能夠得到一定的改善,現在人類對于地球環境的污染非常嚴重,自從人類進入工業革命之后,人類科技發展的速度越來越快,同時也給地球環境帶來了污染,大量的二氧化碳排放在空氣中,不僅僅污染了天空還污染了環境,大量的廢水污染了海洋生物,也污染了地球的水資源,現在地球溫度持續升高,全球變暖越來越嚴重,如果人類不趕緊解決,未來人類可能會因為環境惡劣而滅亡,如果核聚變全面普及之后,低廉成本會讓一些大型戶外空氣凈化裝置成為現實,而且每家每戶都能夠按照空氣凈化器,到時候整個世界將會處于一個巨大的氣候調節器中,這會讓地球環境得到改善。

可控核聚變如果實現,人類將不再依賴傳統的能源,目前人類依賴于石油、天然氣、煤炭等等,但是這些能源遠不及可控核聚變產生的能量,所以到時候這些傳統能源就會被淘汰,可控核聚變就類似于一個小型太陽,人類能夠利用太陽的能源,這將是人類科技歷史上的一次偉大的創新,不過想要實現可控核聚變并不是一件容易的事情,從人類提出可控核聚變到現在已經過去了幾十年的時間,現在可控核聚變還處于起步階段,人類什麼時候才能夠真正的實現可控核聚變,現在科學家也無法給出準確的答案。

科學家認為,人類如果能夠實現可控核聚變,那麼人類就能夠達到一級文明,早在上世紀60年代,著名的科學家卡爾達舍夫就建立了嚴密的宇宙文明等級制度,將宇宙中所有的文明劃分為三個等級,一級文明就是能夠利用本星球上所有的資源,二級文明就是能夠利用本恒星系中所有的資源,三級文明就是能夠利用銀河系中所有的資源,四級文明就是能夠利用宇宙中所有的資源,目前人類文明的等級還不到1級文明,只能夠算0.7級文明,等到人類實現可控核聚變之后,人類才能夠到達一級文明,當人類達到一級文明以后,人類就能夠飛出太陽系,探索太陽系之外的奧秘。

曾經在46年前,科學家向太陽系外發射了旅行者1號和2號探測器,發射這兩個探測器的目的就是為了讓它飛出太陽系,探索太陽系之外的奧秘,不過這麼多年過去了,旅行者1號和2號并沒有飛出太陽系,科學家經過計算得出,按照旅行者1號和2號的飛行速度來看,想要完全飛出太陽系至少需要上萬年的時間,對于人類來說,上萬年的時間實在是太漫長了,所以人類必須提升自己的飛行速度,只要人類的飛行速度能夠達到亞光速飛行,人類飛出太陽系就不是難題,說到底,人類的飛行速度有限,是因為動力不夠,依靠普通的能源想要提升飛船的速度幾乎不可能,所以科學家想要將核聚變的能量利用在飛船上,讓飛船的速度大幅度提升。

可控核聚變已經成為人類未來科技發展的趨勢,雖然現在人類還無法實現可控核聚變,但是隨著人類科技的進步,人類未來一定能夠實現可控核聚變,到時候我們的世界會發生翻天覆地的變化!

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