问题

人类攻克了核聚变的大关之后,世界会发生什么变化?

回答
核聚变,这项人类探索了半个多世纪的终极能源梦想,一旦真正实现并大规模应用,它将不仅仅是能源领域的突破,更会像一颗投入平静湖面的巨石,激起层层涟漪,深刻地改变我们所知的世界。与其说这是一种技术进步,不如说是一种文明的跃迁。

首先,最直接也最显而易见的改变,将是能源的极大富足与民主化。

想象一下,我们不再需要担心石油枯竭,不再为化石燃料的分配和价格波动而焦虑。核聚变反应堆需要的原料——氘和锂——在地球上储量丰富,甚至可以直接从海水中提取。这意味着,从理论上讲,我们拥有了近乎取之不尽、用之不竭的清洁能源。能源成本将大幅下降,甚至趋于零边际成本。这会对经济产生颠覆性的影响。

工业生产的飞跃: 高耗能的产业,如钢铁、水泥、铝业等,将迎来生产力的指数级增长。它们不再受能源价格的制约,生产成本大幅降低,产品价格也将随之下降,从而惠及全球消费者。
交通运输的革命: 电动汽车将彻底取代燃油车,甚至更进一步,磁悬浮列车、超高速管道运输等概念将变得可行且经济。航空业或许也会出现革命性的变化,使用聚变能驱动的飞机能够以惊人的速度和极低的成本进行跨洋飞行,洲际旅行将变得如同国内短途般便捷。
生活品质的提升: 清洁、廉价的能源将让空调、供暖等基本生活设施的普及率达到前所未有的高度。发展中国家和贫困地区将不再受能源短缺的困扰,他们有机会跨越工业化的早期阶段,直接进入一个能源富足的新时代。水资源短缺问题可能也会得到缓解,因为海水淡化将变得极其廉价和高效。
环境的重塑: 化石燃料的退出意味着温室气体排放的终结。空气污染将大幅改善,城市的天空重现久违的蔚蓝。气候变化的恶化趋势有望得到遏制,甚至逆转。我们不必再为“碳排放”的配额而争论不休,也不必再担忧不可逆转的环境破坏。

其次,核聚变将重塑地缘政治格局。

长期以来,世界各国围绕能源资源的争夺,是地缘政治冲突的重要根源。石油和天然气资源的分布不均,造就了少数能源输出国的强势地位,也加剧了地区间的不平等和紧张关系。

核聚变能源的出现,将打破这种格局。拥有聚变技术的国家将获得巨大的能源独立性,不再受制于其他国家。

能源强国的定义改变: 那些拥有先进聚变技术、能够稳定运行聚变反应堆的国家,将成为新的“能源强国”。这不再取决于拥有多少化石燃料储备,而是取决于科学研发能力和工程制造水平。
地缘政治的重组: 原有的能源联盟和对抗关系将变得模糊。中东地区、俄罗斯等传统能源出口大国将面临巨大的经济转型压力,其在国际舞台上的影响力可能会减弱,除非它们能及时拥抱聚变技术。相反,那些在科技领域投入巨大的国家,无论是否拥有丰富的化石燃料,都有可能崛起为新的全球领导者。
和平与合作的新契机: 能源的极大丰富和廉价,可以减少因资源争夺引发的冲突。各国可以更加专注于共同应对全球性挑战,如气候变化、太空探索等,国际合作的基础将更加坚实。当然,技术本身带来的权力平衡变化,也可能引发新的竞争和不确定性,例如技术扩散的控制和安全性问题。

更深远的,将是对人类文明和发展方向的引领。

能源的充足不仅仅是物质上的富足,更可能解放人类的创造力,将我们引向一个全新的发展阶段。

太空探索的加速: 聚变反应堆可以为深空探测提供强大的动力,远超现有核裂变推进或化学推进的能力。这将使得跨行星旅行、甚至星际旅行成为可能。我们可以更轻松地探索太阳系内的各个星球,搜寻地外生命,甚至开始建立地外殖民地。太空资源,如小行星上的稀有金属,也将变得触手可及。
科学研究的边际成本降低: 大科学设施,如粒子加速器、大型望远镜等,通常需要巨大的能源消耗。聚变能源的廉价将使得这些项目的建设和运行成本大幅下降,科学家们可以以前所未有的规模和深度探索宇宙的奥秘,研究物质的基本构成。
人类生活方式的转变: 当基本生存的能源需求得到极大满足后,人类的注意力可能会更多地转向精神和创造性活动。艺术、哲学、科学探索、甚至全新的娱乐形式都可能蓬勃发展。工作模式可能会发生变化,更多人可能会追求更有意义和更具创造性的职业,而非仅仅为了生存而工作。
伦理和社会结构的挑战: 如此巨大的变化也必然带来新的挑战。例如,如何公平地分配聚变技术和能源?如何应对可能出现的新的技术鸿沟?当大多数体力劳动被能源驱动的自动化设备取代后,人类的社会结构、就业模式将如何调整?这些都需要我们提前思考和准备。

当然,并非一切都会一帆风顺。

聚变技术的成熟和普及,还需要克服巨大的工程挑战和安全保障问题。虽然聚变本身比核裂变更安全,但反应堆的建造、维护以及核废料的处理,仍然是需要严肃对待的问题。技术的垄断和不平等传播,也可能加剧全球的贫富差距。新的能源技术可能也会带来新的环境问题,尽管可能性较低。

但总体而言,核聚变能源的实现,将标志着人类文明迈入一个崭新的纪元。它承诺着一个更清洁、更公平、更繁荣的未来,一个能够让我们更专注于探索宇宙、提升自我、实现更宏大梦想的未来。这不仅仅是能源的胜利,更是人类智慧、毅力和对美好未来不懈追求的胜利。这是一种脱胎换骨的改变,它将重塑我们的星球,甚至重塑我们作为人类的定义。

网友意见

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核聚变会渐进地突破,而不是像点亮某个科技点一样,Duang的一下就突破了。

可以参考这几年各个托卡马克装置的进展,都是在时间、温度、等离子密度三个参数上逐渐增大。未来核聚变的发展也会是这样的趋势:不断地新建和改进装置,一点点的提高参数,每年的新闻从“一亿度100秒”,变成几百秒,一千秒,再变成Q值大于2,大于3,大于5……

当Q值足够商业化以后,核聚变的商业化进程会逐渐启动,但并不会一劳永逸地解决能源问题。刚开始商用的聚变电站的电价,会远高于火电、水电、裂变等传统发电方式的电价。这时候舆论上说不定甚至会出现“聚变无用论”。

但是随着聚变技术地不断发展,发电成本将越来越低,发电量占的比重也会越来越大。这个进程和人类能源消耗的增加是相辅相成的,普通人应该不会有太大感受。

进一步地,聚变小型化研究(如果可能)也会启动,可控核聚变在各行各业中的应用将会越来广泛,最终,聚变会润物细无声地融入到人类的生活和发展中,成为很长一段时间内不可替代的能源技术。

总之,聚变带来的改变一定不是一蹴而就的。核聚变的突破短期内并不会给普通的生活带来足以察觉的改变,但把眼光放长,聚变一定会成为人类历史上又一项不可磨灭的伟大成就。

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1995年,中国核学会秘书长、原子能专家傅满昌突然接到二十多年前在武汉工作时的老上司的电话。对话如下:

……(前略)他问我:“利用聚变能何时能实现?”我说:“聚变能的利用主要是通过对聚变反应能实现可控的聚变反应堆来实现,如何能实现可控的聚变反应,以及如何使聚变反应产生的能量安全地导出是聚变研究的主要课题。这里有理论问题,也有工程问题,而且工程问题可能更困难一些。根据一些报道,至少要50年以后才有可能实现。”他又和我谈了一些其他问题,最后说:“我们国家很大,要干的事很多,我们不能全线出击,要有所为有所不为。”

“理论问题,工程问题,工程问题可能更复杂一些”。这句话怎么理解?我来百度一下:

汽车产业是世界工业最大的生产门类。我们看看汽车的发展史:

1794年,英国人斯垂特首次提出了把燃料和空气混合形成可燃混合气以供燃烧的设想。

1801年,法国人勒本提出了煤气机的原理。

1824年,法国热力工程师萨迪·卡诺在《关于火力动力及其发生的内燃机考察》一书中,揭示了“卡诺循环”的学说。

1859年,法国的勒努瓦用煤气和空气混合气取代往复式蒸气机的蒸气,通过电火花点火爆发燃烧,制成二冲程煤气内燃机。

1861年,法国的德·罗夏提出了进气、压缩、作功、排气等容燃烧的四冲程内燃机工作循环方式,于并申请了专利。

1866年,德国工程师尼古拉斯·奥托成功地试制出动力史上有划时代意义的立式四冲程内燃机。1876年,又试制出第一台实用的活塞式四冲程煤气内燃机。

曾和奥托共过事的德国人G.戴姆勒发明了燃烧炼制灯用煤油副产品的汽油蒸气内燃机,1883年取得专利,其于1885年把这种内燃机装在了木制自行车上,翌年又装到了四轮马车上。1885年,德国的本茨把汽油内燃机装上了三轮车。两人独立进行研究,同为世界首辆汽车的发明人。

戴姆勒和本茨住的并不远,甚至他们二人分别创办的汽车公司在本茨82岁的时候宣布合并为“戴姆勒-本茨公司”,就是今天的德国奔驰。但是他两人生前从未见面,公司合并的时候戴姆勒已经去世多年,本茨表示惋惜。为什么两位发明家能在同一年各自独立完成世界上首辆汽车的发明呢?因为早在第一辆汽车问世之前,许多与它相关的许多发明就已经出现了,如铅酸蓄电池、内燃机点火装置、硬橡胶实心轮胎、弹簧悬架等,汽车是许多发明或技术的综合运用。而当时的德国,正是率先进入以内燃机、电力技术为代表的第二次工业革命的国家。德国有充足的技术储备、人才储备去迎接汽车的诞生。甚至世界上首位司机是本茨的夫人。本茨有些宅,不好意思当众展示自己的发明。本茨夫人决定驾驶丈夫的发明汽车带着孩子回娘家,单程一百多公里,向大家证明丈夫的发明。期间汽车发生了诸如油路堵塞、电线短路等故障,都被本茨夫人用发簪、长筒袜应急修好。可见本茨夫人不但是个无师自通的优秀女司机,还是个被家务耽误的优秀机械师……说明了当时德国的工业文化氛围。

1887年法国庞哈德·莱瓦索马车制造公司获得戴姆勒高速汽油机在法国生产的专利权。按买主要求,依靠技巧娴熟工匠用手工在装配大厅配制每辆各不相同的轿车。此时,汽车生产还是手工作坊状态。至1900年,欧美共生产汽车9504辆。1900年一项针对欧美上流社会的问卷调查显示,当时人们对内燃机汽车的可靠性并不信任,当时大家认为最可行的汽车方案是铅酸蓄电池汽车,还有百分之几的受访绅士认为汽车最好由蒸气驱动。

1908年,亨利·福特及其伙伴将奥尔兹、利兰以及其他人的设计和制造思想结合成为一种新型汽车——T型车,1909年开始T型车单一品种生产。1914年,福特将泰勒的流水生产线技术运用到汽车上,这种技术被后人称为装配线。

从提出原理雏形到生产出原型机,从作坊式生产再到大规模工业化生产,再到二战后世界进入汽车时代,人类用了约150年的时间。相比之下,以原子能、电子与信息技术、航天航空技术为代表的第三次工业革命则要迅速的多。

以原子能为例:

19世纪末,英国物理学家汤姆逊发现了电子;1895年,德国物理学家伦琴发现了X射线;1896年,法国物理学家贝克勒尔首次发现了天然铀的放射性;1898年,居里夫人又发现了新的放射性元素钋和镭;1902年,她经过4年的艰苦努力成功分离出毫克级的高纯镭;1905年,爱因斯坦提出了著名的质能转换公式E=mc2(c为光速,E为能量,m为转换成能量的质量)。

1914年,英国物理学家卢瑟福通过实验,确定氢原子核是一个正电荷单元,称为质子。1932年,英国物理学家查得威克发现了中子。1938年,德国科学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼用中子轰击铀原子核,发现了核裂变现象。

1942年,芝加哥大学的师生徒手用石墨在学校体育场看台下搭建了世界上首个核反应堆。三年后的1945年,曼哈顿计划成功,三颗原子弹成功爆炸。1957年,苏联建成了世界上第一个核电站。然而,由于种种原因,人类并没有由此进入原子能的时代,至今,核电仅生产了全球16%的电力……

核技术大约用了五十年从基础理论研究发展到了实际应用,因为成本和技术等原因未能全面取代传统的化学能源。

电子信息技术的发展更顺利和神速一些:1904年,电子管发明。1945年,世界上第一台电子计算机问世。1948年,晶体管问世。1958年,集成电路发明。1981年,PC诞生。20世纪90年代,“信息高速公路”将世界带入互联网时代。21世纪初叶,移动互联网技术进一步扩展了信息技术的应用领域……现在,电子计算机已经无处不在。

人类攻克了核聚变大关之后,世界还要经历漫长的岁月才能发生变化。核聚变材料的取得等问题将成为人类新的难关。更何况如今的核聚变技术路线是否可行还有待验证,更别说我们面临的工程技术问题了。

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怎么定义 “大关”?是能稳定安全长期且较大规模的 “输出大于输入”?还是达到了单位能量生产成本无限趋近于零?还是实现了小型化甚至电池化?

若是第一个,那么只能说,革命尚未成功,同志仍需努力。

若是第二个,那确实就有趣了。

工程层面,最大的应用是有机物生产,即固碳,即消灭了农业和耕地的必要,即彻底消除了饥荒,即彻底解决了全球变暖。同时,散热问题会成为最核心的工程问题,解决方式如引导至月球的升温,在地月系层面符合热力学,或是靠其他什么目前暂时无法想象的方式。

更有挑战的则是政治和社会层面,必然意味着一个阶段的全球性混乱,乃至围绕技术的大规模战争。若幸运,得以免于战争,或战争没有造成大破坏,就必然需要建立起真正的全球政府,而全球经济也会比现在,变得更 “计划经济” 得多得多,否则,人口会很快像细菌培养皿一般,挤爆地球。而更具体到道德、法律,乃至哲学层面的伦理学的很多元命题和假设,很可能都会重写。具体自行去畅想好了。

若是第三个,那就更进一步了。很多人也都提到了,大规模的能量生产,其实并不必然需要聚变,靠太阳能就够了。这话是没错,但忽略了一件事儿:因日照能量密度的限制,太阳能发电,必然无法小型化。而当下概念的电池能量密度,距离哪怕汽油,还差着一个数量级呢。且当今全球最顶尖的电池专家,也看不到能追上汽油的半点儿可能性。而在理论上,聚变器是有小型化乃至电池化的可能性的。若是能小到载具大小,个人化的全球旅行和探索,将不再是幻想。若是能小到背包大小,人的自由度将更上一个台阶。

然而......呵呵哒吧。

但不论如何,我们都需要形成一个共识,并牢记:

我们人类,在人性、理性和认知层面,天然硬件并不怎么样。“好” 的人文社科,本质上仅是在对抗我们过于拉胯的本性。而真正能改变我们人类的 “纪元” 的,真正能让我们人类的荣光变得绚烂和无远弗届的,是科技,也只有科技。历史上是如此,未来,更会是如此。

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参考这个回答。

首先,温室效应凸显。

二氧化碳将不再是首要的威胁,转而由氧化贰氢登上了这一宝座。

然后,地球环绕轨道上垃圾遍布。

轨道清洁工岗位,将被独立出来。

接着,暖通散热工程将迎来本专业的Bloomburg。

绝大部分商品都要考虑散热及其热传导/辐射效率。

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