核工程师看《流浪地球2》：三千核弹炸毁月球？办不到。

一方面，《流浪地球2》确实不错在史诗般的叙事和中国正能量面前，漫威漫画和灭霸突然显得过于幼稚和无趣

《流浪地球2》电影海报

但是，如果你喜欢，既然你有所有的好话要说，作为一个核工程师，锦上添花就没有意义了，我们只好拿着放大镜挑毛病了。

友情提醒，以下内容涉及小剧透没看过电影的朋友可以先把这篇文章分享到朋友圈，看完电影再回来看

流浪地球2中的核聚变

有没有发现刘很喜欢核聚变。《流浪地球2》的主要设定几乎都与核聚变有关:

太阳氦闪是核聚变的一种，

用来推开地球的行星发动机依靠重核聚变产生15万亿吨的推力，大到只有欧亚大陆和美洲大陆能承受，

在月球上引爆的3614枚核弹中，有许多是基于核聚变原理的氢弹。

最关键的是，这些核弹还引发了月核的聚变，粉碎了月球，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的原子核的过程。

比如太阳上的核聚变，一般可以认为是四个氢核聚合成一个氦4核。

由于氦4原子核的质量比四个氢原子核加起来的质量要轻，失去的质量转化为能量，所以太阳内部的核聚变可以释放出巨大的能量，使太阳不断发出光和热。

至于后来的氦闪，三个氦4凝聚成一个碳12核。

太阳的能量来自太阳核心的核聚变。

核弹中的氢弹和受控核聚变装置是氘氚聚变氘和氚也属于氢，但氘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，也能释放大量能量，所以氢弹爆炸的威力特别大，远远超过原子弹。

在氘和氚的聚变过程中，产生氦4和中子，并释放能量。

在《流浪地球2》的核聚变大浪潮中，最靠谱的就是人类制造的3000多枚核弹，真的能爆炸，货真价实，清白无辜。

行星发动机的重核聚变，更惊人的月球核聚变，可以用一句话来形容:把上帝带到这里很难！

嗯，我相信很多人会认为我的大脑被直子锁住了，但是在目前的物理规律下，我只能得出这样的结论。

行星发动机

流浪地球2中的行星引擎

让我们从12000台壮观的行星发动机开始没有它们，地球将无法开始流浪

行星发动机应该是科幻小说中描述过的最强大的发动机大刘能想象出了这个东西，这部电影可以使它令人信服

从科学原理上讲，行星发动机基本可以说得通行星发动机的燃料是石头，石头中的主要成分是硅硅核可以融合形成铁核，同时释放能量

读者问，为什么不用氘或氚或氢做燃料这些都可以从海水中提取原因是行星发动机的消耗量太大，地球上的海水不够燃烧...所以，还不如到处用石头，取之不尽用之不竭

原小说没有详细说明行星发动机的结构，只提到其高度达到11公里，底部直径达到50公里卡车从入口往里倒石头，发动机顶部的喷嘴会向上喷出巨大的等离子射流

《流浪地球2》中正在建造的行星引擎

即使是低阈值的氘氚聚变也需要苛刻的条件这是因为原子核带正电，要触发聚变，需要接近10—15米，也就是不到一根头发的十亿分之一作为所谓的同性相斥，原子核携带的电荷在如此短的距离内会产生巨大的排斥力

如果我们想克服这种排斥力，我们需要极高的温度在地球上实现氘氚聚变，需要1亿℃左右的高温，甚至高于太阳中心

太阳中心的温度只有1500万℃左右它能实现聚变，是因为核心的压力极高，质量极大即使温度低，聚变的概率也低，但其巨大的质量使得聚变的总功率仍然很大

在1亿℃的高温下，任何物质都不可能保持固态而变成等离子体，任何材料制成的容器都不可能装下这些等离子体，所以需要用磁场加以约束，防止等离子体直接接触容器壁。

托卡马克装置将把等离子体限制在环形真空室中进行聚变目前正在建设的国际热核试验反应堆ITER是一个托卡马克，它可以产生10倍于输入能量的能量，但没有一个受控核聚变装置可以实现核聚变能量的连续输出

建设中的国际热核试验反应堆

如果行星发动机实现连续可控的硅核聚变，还需要克服一个很大的问题，那就是如何将能量转化为等离子体射流的动量。

目前，托卡马克装置真空室中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压力只有2.05个大气压在这种压力下，不可能产生像行星发动机那样的高速射流

《流浪地球2》电影海报

因此，行星发动机必须在极高的密度和压力下实现核聚变要控制如此高密度的等离子体，需要超乎想象的强大磁场，不允许让进料和射流破坏等离子体的稳定性这个难度，以现有的科技能力，是不可想象的，也许未来人类可以做到

但是这种硅核聚变真的能在地球上实现吗。

重核聚变

考虑到行星发动机燃烧的是石头，也就是硅核的聚变，这种重原子聚变比氘氚聚变要求更高，因为原子序数越大，携带的电荷越大，排斥力越强。

氢聚变可以在太阳1500万℃，甚至更低的温度下发生，但氦闪需要1—2亿℃，也就是从三个氦四聚体到一个碳12，晚年还得像恒星一样积累大量氦4。

对于真正的太阳来说，至少需要几十亿年才能达到这个条件，所以根本不用担心流浪地球设定的100年内的太阳氦闪危机。

但是要融合两个硅核，电荷间的排斥力要比氦融合大得多，可想而知会有多难。

原子序数远小于硅的两个氧核直接聚变，需要15亿℃的高温和每立方米1000万吨的高密度。

关于实现两个硅核融合需要多高的条件的文献很少合理的推测是它需要30亿摄氏度

因此，即使在一颗恒星中，从硅核到较重核的聚变也不是简单地将两个硅核相加，而是不断吸收氦4核，每次增加两个原子序数，总共加7次，才能聚变到镍56核这个原子核很不稳定，很快就会衰变为钴56，然后衰变为稳定的铁56

大质量恒星内部融合形成铁56的过程

但是这个过程在我们的太阳上是无法实现的，需要一颗质量是太阳八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大几倍的大质量恒星的内部环境，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资源一直比较稀缺，不像石头那么好找

因此，行星发动机必须达到15亿到30亿℃的高温和难以想象的高密度，才能使硅核与氧，镁或自身熔合。

你觉得这个条件在地球上能实现吗。

就算能实现，接下来也是一盆冷水，就是从硅变成铁也释放不了多少能量！

这是因为原子核的比结合能不同。

比结合能是将一个原子核完全拆解成核子，平均每个核子所需的能量比结合能越高，原子核越稳定

不同原子核的比结合能

从氢或氘氚聚合到氦—4，比结合能增加很快，所以释放了很多能量，但从氦—4到铁—56，比结合能增加很慢，释放的能量有限。

对于这部分有限的能量要达到大质量恒星核心的极端条件，即使能做到，恐怕也是得不偿失的。

月球核爆炸

说完了烧石行星引擎，再来说说《流浪地球2》中的炸月。

这脑洞真大，不得不让人佩服编剧的想象力毕竟原著小说只是把月亮推开了，没有把它吹起来

但仅仅用3614枚核弹炸掉月球显然是不够的影片中还提到，这些核弹爆炸产生的能量仅为摧毁月球所需能量的十亿分之一因为月球虽然比地球小很多，但还是很大，直径3476公里就算有几万颗核弹，也只是逗逗月亮，激起一片尘埃

所以电影里的设定就是把这些核弹排列在一个巨大的弹坑里形成阵列通过精确引爆核弹阵列，触发月球核心的聚变，然后把月球炸掉

《流浪地球2》预告片截图

这些核弹只起到导火索或导火索的作用，有点像氢弹的原理:用一颗原子弹作为导火索，引发氘和氚的聚变。

但在氢弹引爆过程中，原子弹并不是直接依靠高温引发聚变，而是利用爆炸时产生的X射线对聚变燃料进行压缩加热，从而达到核聚变的条件。

在这一点上，一切都是合理的，但接下来就离谱了因为月球和地球一样，也有一个铁核，即月核的主要成分是铁56

前面说过，月球的体积不小，比冥王星大，所以内部会有元素分化月球诞生初期，内部物质处于熔融状态，所以重物质不断下沉，轻物质不断漂浮因为铁等金属物质比较重，会逐渐向中心下沉形成金属核，主要是铁，还有少量的硫和镍

月球的内部结构

铁56在宇宙中有非常著名的名声它的比结合能是最高的，它的结构比任何其他原子核都更稳定来自铁56的聚变不会再释放能量，而是需要吸收能量，而且需要难以想象的极端条件——比如超新星爆发瞬间大质量恒星的外壳向内坍缩撞击核心，或者两颗中子星合并

地球上比铁原子序数高的元素，如金，银，铀等，大多是在这样的极端条件下形成的。

华威大学/马克·加尔利克

这样的条件能用3000多一点的核弹形成吗。显然不是！

即使真的是失误，也有极小的概率，在某一点丢失的铁56会被熔断因为这种聚变是一种吸能反应，不会产生剧烈的爆炸，核爆冲击波的能量会被直接吸收

有人说月球核聚变也可以看做超新星爆发，因为超新星爆发前有铁核这个想法大错特错

超新星是大质量恒星在其生命末期的大爆炸爆炸不是由铁聚变引起的，而恰恰是因为大质量恒星已经烧掉了一切可以聚变的东西，剩下的铁芯没有聚变，失去了抵抗引力坍缩的力量在巨大的引力作用下，恒星的外壳撞在内部的铁芯上，引发了大爆炸

超新星爆炸示意图

所以，想炸掉月亮。就算把3000多枚核弹交给上帝，他也只能摊开双手:真的不可能！

话说回来，《流浪地球2》作为一部科幻电影，需要巨大的想象力，科学上有些不合理的地方是不可避免的。只要能满足剧情需要，促进剧情发展，逻辑上就说得通！

话不多说，这是第二刷！