刘兴亮 | 极简核能发展史

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但丁在《神曲·地狱篇》里写道：

当自然获得了自身的法则，怎样效仿

神圣的智力和神圣的艺术；

要是你仔细阅读《物理学》，

在开始不多的几页，就会看到

你们的艺术要尽可能效仿自然。

在认识论理，有一个长久的学术争执，那就是我们所拥有的科学知识是本来就存在而被人「发现」的，还是这些东西若没有人的「创造」就不会存在。

在经验主义者看来，知识是行动中摸索出来的，在不断地验证中修正自身，但世间不存在绝对的因果关系，我们所秉持的一切知识都是暂时、偶然的，没有绝对性。

在先验者眼里，世界则有一套先于存在的内在规律，这个规律如同绝对真理一样指挥着物质世界的运转和演进，人类的认知只是这个演进系统中的一小部分。

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对一只兔子而言，世界不存在理性的法则，它只遵循寻找食物、繁衍后代的天性，整个生活是偶然依存于物质世界的，眼前的一切和下一秒的存亡毫无关系。

但是人却脱开了这种偶然性，试图「预见」自身下一步的处境，趋利避祸，对抗物质世界造成的生存障碍，在这一过程中，他不仅获得了对于物质世界可能服务于自身需求的知识，并且寻求扩大这个知识库存，因而科学发生了。

但是科学再发生，再累积，退后三五百年，人类也绝不可能认为自己会发明一种东西，可以把自己生存的星球炸毁。这就是核能在科学史上的尴尬地位。

科学家的抽象演绎能力在爱因斯坦的脑袋里发展出了一个新的宇宙世界，它对外部世界的规定和认为，已经完全脱离了古典经验主义的范畴，创造出一套恢弘、弯曲、眼花缭乱而又精密无比的几何图景。

它是如此抽象，以至于相比较真实世界不再那么重要了，物质让位给理念，时空让位于范畴。按照科学家的更高演绎法，人类的意识将如同一团雾，或者一串能够破解的密码，随着地球资源的枯竭而飘向太空，在另一个星球上重新寄生于物质。

怎么讲都非常骇人听闻。这都是拜核能所赐。核能是令人畏惧的工业能力，起源于人对原子内部奥秘的探索，最终发展成为一种强大的能源，对人类社会产生了深远影响。我们简单梳理一下它的出现和发展历程。

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首先，核能是指原子的裂变和聚变过程中释放的巨大能量，其公式为质能方程E=mc2，其中E=能量，m=质量，c=光速= 299 792 458 m / s。至于每秒将近30公里的光速是怎么算出来的，以后有机会再讲。

从这个公式可以看出，哪怕一克的物质都能释放出巨大的能量。地球的重量很大，能够被有效用来引起裂变的化学元素并不少，可开采的也相当多。何况随着技术的发展，也许未来随便找点什么都可能被催发裂变或聚变。这真的非常恐怖。

曼哈顿计划造出来的小男孩和胖子原子弹，在广岛和长崎摧毁了一切。如今的核弹头比小男孩厉害到不知哪里去了，据说能炸毁地球几十次。让我们双手合十，为世界和平祈祷一下吧！

核能的发展历史是一部充满科学突破、政治博弈和技术进步的史诗。它从理念到实践的发展历程大致可以分为几个阶段。

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第一阶段：科学萌芽

1896年，法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀能发射出不可见的射线，能用于曝光照相底片。

1898年，玛丽和皮埃尔·居里夫妇发现并分离出两种放射性元素——钋和镭。这引入了放射性作为原子结构特性的概念，证明了原子并非不可分割，而是蕴含着巨大的能量。

1898年，英国物理学家欧内斯特·卢瑟福被指派担任加拿大麦吉尔大学物理系主任，在实验中他发现了放射性的半衰期，并将放射性物质命名为α和β射线。他证明了放射性是原子的自然衰变。

后来，卢瑟福于1911年提出了卢瑟福模型，这是描述原子的一种核子模型。原子的中心有一个带正电、带质量的原子核，在原子核的四周是带负电的电子云。核出现了，核能也就紧随其后。

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第二阶段：理论发展

1905年，现代史上最伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc2。这个方程预言即使是微小的质量亏损也能转化为巨大的能量，为核能的开发提供了理论基础。或者说，这个公式为了人类利用有限的空间物质，开发毁灭性的能量巨大的原子弹打开了观念上的大门。

1912年，丹麦科学家尼尔斯·玻尔建立了原子行为和能级的量子模型。

1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克发现了中子，为实现核裂变提供了关键的「弹丸」，因为中子不带电荷，可以轻松进入原子核。

1933年，匈牙利物理学家利奥·西拉德构想出了核链式反应的理论。

1938年，德国科学家奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼通过实验用中子轰击铀原子，首次发现了核裂变现象。铀原子核分裂后，会释放出巨大的能量和更多的中子。这意味着裂变释放出的中子能够引发其他铀原子的裂变，就会形成链式反应，从而产生巨大的能量。

为此，利奥·西拉德与爱因斯坦一起，警告美国政府纳粹德国可能正在研发核武器。

第三阶段：原子弹的实现

1942年，美国启动了曼哈顿计划，汇集了顶尖的科学家，旨在制造原子弹。同年，恩里科·费米在芝加哥大学建造了世界上第一座核反应堆——芝加哥一号堆，成功实现了可控的核链式反应，这是核能从理论走向实践的关键一步。

1945年7月，美国在新墨西哥州成功进行了首次核试验。一个月后，两颗原子弹分别在日本广岛和长崎爆炸，迅速将两座城市夷为平地，死伤几十万人，其结果是立即促成了日本投降和第二次世界大战的结束，也向世界展示了核能恐怖的破坏力。核弹不仅造成瞬时的毁灭，放射性物质还对环境造成永久性伤害。

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第四阶段：核电利用及面临挑战

战后，各国开始探索将核能用于和平目的，特别是发电。

1954年，苏联建成了世界上第一座核电站奥布宁斯克核电站，标志着核能和平利用的起步。

1960年代和1970年代，核电被视为一种清洁、廉价且几乎取之不尽的能源。许多国家，包括美国、法国、日本等，都大规模兴建核电站，核电装机容量迅速增长。在这个时期，压水堆和沸水堆等技术路线逐渐成熟并成为主流。

1979年，美国三里岛核电站发生部分堆芯熔毁事故，尽管没有造成人员伤亡，但引发了公众对核电安全性的广泛质疑。

1985年，中国第一座核电站秦山核电站建成，此后规模逐步扩大。

1986年，苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸，造成严重的放射性泄漏，成为人类历史上最严重的核事故之一。这起事故导致了全球范围内的反核浪潮，许多国家的核电发展因此停滞甚至倒退。

2011年，日本福岛第一核电站因地震和海啸引发堆芯熔毁，再次重创了公众对核电的信任，德国等国决定逐步淘汰核能。

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第五阶段：当前与未来

尽管面临挑战，但随着气候变化问题的日益严峻，核能作为一种低碳能源还是受到重视。新一代的更小型、更安全、更高效的核反应堆正成为新技术的追求对象。尤其是近几年，核聚变的可能性日益接近实现，聚变被视为核能的终极形态，它意味着人类有朝一日能够实现「人造太阳」。

核能的历史是一个充满科学辉煌、技术力量、伦理困境和公众质疑的曲折故事。

从爱因斯坦的理论到曼哈顿计划的军事应用，再到切尔诺贝利和福岛的警示，核能的发展历程充满了波折。然而，随着技术的不断进步和对清洁能源需求的增长，核能也在开启新的篇章，旨在以更安全、更高效的方式为人类社会提供强大的动力。

只是，在这个核能实现广泛服务的时代到来之前，我们还存在吗？