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。
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”。
《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：
太阳氦闪就是一种核聚变；
用来推走地球的行星发动机，靠得也是重核聚变，才能产生150万亿吨的推力，大到只有亚欧大陆和美洲大陆才能承受；
后来在月球上引爆的3614枚核弹，有不少是核聚变原理的氢弹；
关键是，这些核弹还引发了月球核心的聚变，炸碎了月球，从而拯救了人类！
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。
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。这个原子核很不稳定，会很快衰变成钴56，再衰变成稳定的铁56（26个质子+30个中子）。
大质量恒星内部聚变形成铁56的过程但这样的过程我们的太阳是实现不了的，需要质量超过太阳8倍的恒星，才能最终产生铁56。
也就是说，《流浪地球》中的行星发动机，需要模拟比太阳还要大几倍的大质量恒星内部环境，才有可能燃烧“石头”，实现硅的聚变。但问题是，地球上没有那么多氦，氦气资源一直很稀缺的，可不像石头那么好找。
所以，行星发动机必须得实现15亿~30亿℃的高温和难以想象的高密度，使硅原子核和氧、镁，或者它自身去聚变。
这个条件，你觉得在地球上能实现吗？
就算假设它真能实现，接下来还会迎来一盆冷水，那就是——从硅聚变成铁，并不能释放出很多能量！
这是因为，原子核的比结合能不同。
比结合能是把一个原子核完全拆散成核子，平均每个核子需要的能量。比结合能越高，说明原子核越稳定。
不同原子核的比结合能从氢或者氘氚聚变成氦4，比结合能增长极快，因此释放的能量非常多，但从氦4再一路向上聚变到铁56，比结合能增长很慢，释放的能量很有限。
为了这部分有限的能量去实现大质量恒星核心处那样的极端条件，就算真能够做到，恐怕也得不偿失。
核爆月球
说完了“烧石头”的行星发动机，再来聊聊《流浪地球2》中的炸毁月球。
这个脑洞开得实在是大，令人不得不佩服编剧的想象力，毕竟原著小说中只是推走了月球而没有把它炸掉。
但要炸碎月球，仅靠3614枚核弹显然是不够的。电影中也提到，这些核弹爆炸产生的能量，只有摧毁月球所需能量的10亿分之一。因为月球虽然比地球小得多，却仍然很大，直径达到3476公里。即使有上万枚核弹，对月球来说也只是挠挠痒痒，激起一片尘埃而已。
所以电影中的设定是，把这些核弹布置在一座巨大的环形山中组成阵列，通过精确引爆核弹阵列，引发月球核心的聚变，继而炸毁月球。
引爆月球 | 《流浪地球2》预告片截图这些核弹只起到一个“扳机”或“引信”的作用，有点儿像氢弹的原理：即用一颗原子弹来充当引信，引发氘氚的聚变。
但氢弹的引爆过程中，原子弹并不是直接靠高温来引发聚变，而是利用爆炸时产生的X射线来压缩加热聚变燃料，从而达到核聚变条件。
月球外壳主要也由石头构成，不利于X射线的传播，所以笔者推测可能是想用核爆产生的冲击波，实现对月球中心点的瞬间压缩，来引发月核聚变。
推理到这儿，一切都还算合理，但接下来就离谱了。因为月球和地球一样，拥有一个铁核，即月核的主要成分是铁56。
前面说过月球的体积并不算小，比冥王星还大，所以它的内部会发生元素的分异。在月球诞生初期，内部物质处于熔融状态，因此重的物质不断下沉，轻的物质不断上浮。由于铁等金属类物质比较重，它们会逐渐向中心“下沉”形成金属内核，主要是铁，还有少量的硫和镍。
月球内部结构铁56在宇宙中的名声极为响亮，它的比结合能最高，结构比任何其它原子核都要稳定（氢除外）。从铁56再向上聚变不会再释放能量，而是需要吸收能量，并且需要难以想象的极端条件——例如，在超新星爆发瞬间大质量恒星外壳向内坍缩撞击内核时，或者是两颗中子星合并时。
地球上比铁原子序数更高的元素，例如金、银、铀等，大都是在这种极端条件下形成的。
中子星合并瞬间示意图 | University of Warwick/Mark Garlick区区3000多枚核弹，能够形成这样的条件吗？显然不能！
即使真的阴差阳错，以特别特别小的概率，使某个点上的一丢丢铁56发生了聚变，由于这种聚变是吸能反应，也不会产生猛烈的爆炸，核爆冲击波的能量直接就给吸收了。
有人说，月核聚变也可以看作是超新星爆发，因为超新星爆发前也有铁核。这种想法是大错特错的。
超新星是大质量恒星在寿命末期的一次大爆炸，爆发原因并不是因为铁核聚变，恰恰是由于大质量恒星把能聚变的东西都烧完了，剩下的铁核不聚变了，失去了抵抗引力坍缩的力量，在巨大引力作用下，恒星外壳轰然坠落在内部的铁核上，这才引发了大爆炸。
超新星爆发示意图/资料图因此超新星爆发的能量来源是恒星本身的引力势能，而不是铁核的聚变。月球这么小的星球，根本不需要靠聚变去抵抗引力收缩，也就不可能发生超新星爆发。
所以说，想要炸毁月球？就是把这3000多枚核弹交给上帝，他也只能双手一摊：实在是做不到呀！
话又说回来，《流浪地球2》作为一部科幻电影，就是需要脑洞超大的想象力，科学上有一些不合理的地方在所难免。只要能满足剧情需要，推动剧情发展，逻辑上讲得通就行！
就好像笔者这样，虽然挑了这么多毛病，在电影院看电影时仍然兴致盎然，看完了还意犹未尽，绝对称得上是科幻电影的巅峰之作了。
不多说了，这就二刷去了！
VIP课程推荐
APP专享直播
热门推荐
收起
24小时滚动播报最新的财经资讯和视频，更多粉丝福利扫描二维码关注（sinafinance）
