有一說一，《流浪地球2》拍得是真好,，在史詩般的敘事和中國式的正能量面前,，漫威滅霸打響指那一套頓時顯得過于小兒科,、索然無味了,。

《流浪地球2》電影海報

不過,，喜歡歸喜歡,，既然好話都讓你們給說了,，作為一名核工程師，咱再錦上添花也沒啥意思,，只好拿上放大鏡吹毛求疵一下,，挑挑它的“小毛病”,。

有沒有發(fā)現(xiàn)大劉很喜歡核聚變？《流浪地球2》的主要設定幾乎都與核聚變有關：

• 太陽氦閃就是一種核聚變,；

• 用來推走地球的行星發(fā)動機,，靠得也是重核聚變，才能產生150萬億噸的推力,，大到只有亞歐大陸和美洲大陸才能承受,；

• 后來在月球上引爆的3614枚核彈，有不少是核聚變原理的氫彈,；

• 關鍵是,，這些核彈還引發(fā)了月球核心的聚變,，炸碎了月球，從而拯救了人類,！

核聚變是多個較輕的原子核結合成一個較重原子核的過程,。

比如，太陽上的核聚變,，就可以籠統(tǒng)地認為是四個氫原子核聚變成一個氦4原子核（由兩個質子和兩個中子構成）。

由于氦4原子核的質量比四個氫核加起來更輕，虧損的質量轉化成了能量,，所以太陽內部的核聚變能夠釋放出巨大的能量，使太陽持續(xù)不斷地發(fā)出光和熱,。

至于后來的氦閃,，則是三個氦4聚變成一個碳12原子核,。

太陽的能量來自于太陽核心發(fā)生的核聚變 | 《流浪地球2》預告片截圖

核彈中的氫彈以及可控核聚變裝置里發(fā)生的則是氘氚聚變,。氘氚也屬于氫元素,，但氘核是一個質子加一個中子,，氚核是一個質子加兩個中子。

氘氚聚變會形成一個氦4和一個中子，同樣可以釋放出超級多的能量,，所以氫彈爆炸的威力特別大，遠遠超過了原子彈,。

氘氚聚變過程,，生成一個氦4和一個中子，并釋放能量

在《流浪地球2》這一大波核聚變中,，最靠譜的當屬人類制造的那3000多枚核彈,，是真的能爆炸,，貨真價實,，童叟無欺,。

而行星發(fā)動機的重核聚變和更驚人的月核聚變,，用一句話來形容就是：把上帝搬來也難做到,！

好吧，相信很多人會認為我的腦子被智子給鎖死了（現(xiàn)在《三體》電視劇也很火）,，但在當下的物理規(guī)律下,，我只能得出這么個結論,。

《流浪地球2》中的行星發(fā)動機 | 電影預告片截圖

先來說說那12000座無比壯觀的行星發(fā)動機,，如果沒有它，地球就無法啟程去流浪,。

行星發(fā)動機應該是有史以來科幻小說中描述過的最強大的發(fā)動機了。大劉能想象出這個東西,，電影能把它拍得讓人信服，筆者真的是很佩服,！

而在科學原理方面,，行星發(fā)動機基本上也能說得通。行星發(fā)動機燃料用的是石頭,，石頭里占大頭的成分是硅,，硅原子核可以通過聚變生成鐵原子核，同時釋放出能量,。

那位看官問,，為什么不用氘氚或者氫來當燃料,？這些都可以從海水里提取。原因是行星發(fā)動機的消耗量太大,，地球上的海水都不夠燒的…… 所以,，還是石頭好，遍地都是,，取之不盡,，用之不竭,。

原著小說里沒有細說行星發(fā)動機的結構，只提到它的高度達到了11公里，底部直徑達50公里,。一輛輛卡車從進料口將石頭倒進去，發(fā)動機頂上的噴口會向上噴出巨大的等離子噴流,。

電影《流浪地球》和《流浪地球2》卻在銀幕上再現(xiàn)了這些巨大的發(fā)動機，而且細節(jié)滿滿,。筆者推測，行星發(fā)動機應該源自現(xiàn)在的磁約束可控核聚變裝置，即托克馬克,。

《流浪地球2》里建造中的行星發(fā)動機 | 電影海報

即使是門檻較低的氘氚聚變，也需要苛刻的條件,。這是因為原子核都帶正電,，而想要引發(fā)聚變,，需要讓它們靠近到10^-15米的距離,，比一根頭發(fā)絲兒的千億分之一還要小,。正所謂同性相斥,，原子核所帶的電荷會在這么短的距離上產生巨大的排斥力。

要想克服這種排斥力,，需要極高的溫度才行,。在地球上實現(xiàn)氘氚聚變,，需要大約1億℃的高溫,，甚至比太陽中心還要高。

太陽中心溫度僅1500萬℃左右,，它能實現(xiàn)聚變是因為核心的壓力特別高，質量還特別大,，即使溫度低導致聚變發(fā)生概率低,，但其巨大的質量使得聚變總功率依舊很大,。

在1億℃的高溫下,，沒有哪種物質還能保持固態(tài),，都變成了等離子體，也沒有哪種材料制成的容器能夠裝下這些等離子體,，所以需要用磁場來約束,，不讓等離子體直接接觸容器壁,。

托克馬克裝置就將等離子體約束在環(huán)形的真空室內進行聚變,。目前正在建設的國際熱核試驗堆ITER就是一個托克馬克,，能夠實現(xiàn)聚變產生能量是輸入能量的10倍,，但現(xiàn)在還沒有哪個可控核聚變裝置能實現(xiàn)核聚變能量的持續(xù)輸出,。

建造中的國際熱核試驗堆 | ITER

假如行星發(fā)動機實現(xiàn)了持續(xù)而可控的硅核聚變,，還需要克服一大難題，即如何把能量轉化為等離子噴流的動量,。

現(xiàn)在的托克馬克裝置真空室內的燃料密度很低，即使溫度達到上億度,，壓力也不高,，目前最高的也只有2.05個大氣壓。就這點兒壓力,，想要產生行星發(fā)動機那樣的高速噴流,，是不可能的,。

《流浪地球2》電影海報

所以行星發(fā)動機必須要實現(xiàn)極大密度和極高壓力下的核聚變,，要想控制這樣的高密度等離子體,，需要超乎想象的強大磁場,，還不能讓進料和噴流破壞等離子體的穩(wěn)定性,。這個難度,，以現(xiàn)有的科技能力是想都不敢想的,，也許未來的人類能夠做到。

但這種硅核聚變,，真的能在地球上實現(xiàn)嗎,？

考慮到行星發(fā)動機燒的是石頭，也就是硅原子核的聚變,，這種比較重的原子核聚變,，要比氘氚聚變的條件更加苛刻，因為原子序數越大,，攜帶的電荷越大,，排斥力也就越強,。

在太陽內部1500萬℃就可以發(fā)生氫核聚變，甚至還可以更低,，但要發(fā)生氦閃,，也就是從三個氦4聚變成一個碳12，則需要1億~2億℃,，還得像恒星晚年那樣積累大量的氦4才行。

而要發(fā)生兩個硅原子核（14個質子+14個中子）的聚變，電荷之間的排斥力要比氦聚變大得多,，可以想象會有多難,。

比硅的原子序數小得多的兩個氧原子核（8個質子+8個中子）直接聚變，需要15億℃的高溫和每立方米1000萬噸的高密度才行,。

要實現(xiàn)兩個硅原子核的聚變需要多高的條件,，這方面的文獻較少,，有文章說需要30億℃,，倒是一種合理的推測,。

因此就算是在恒星內部，從硅原子核再向更重核的聚變也不是簡單地把兩個硅核加起來,，而是要不斷地吸收氦4原子核，每吸收一次增加2個原子序數,，一共進行7次加法,，才能聚變到鎳56原子核,。這個原子核很不穩(wěn)定,，會很快衰變成鈷56,，再衰變成穩(wěn)定的鐵56（26個質子+30個中子）。

大質量恒星內部聚變形成鐵56的過程

但這樣的過程我們的太陽是實現(xiàn)不了的，需要質量超過太陽8倍的恒星,，才能最終產生鐵56,。

也就是說，流浪地球中的行星發(fā)動機,，需要模擬比太陽還要大幾倍的大質量恒星內部環(huán)境，才有可能燃燒“石頭”,，實現(xiàn)硅的聚變。但問題是,，地球上沒有那么多氦,，氦氣資源一直很稀缺的，可不像石頭那么好找,。

所以,，行星發(fā)動機必須得實現(xiàn)15億~30億℃的高溫和難以想象的高密度，使硅原子核和氧,、鎂,，或者它自身去聚變,。

這個條件,，你覺得在地球上能實現(xiàn)嗎？

就算假設它真能實現(xiàn),，接下來還會迎來一盆冷水,，那就是——從硅聚變成鐵，并不能釋放出很多能量,！

這是因為,，原子核的比結合能不同。

比結合能是把一個原子核完全拆散成核子,，平均每個核子需要的能量,。比結合能越高，說明原子核越穩(wěn)定,。

不同原子核的比結合能

從氫或者氘氚聚變成氦4，比結合能增長極快,，因此釋放的能量非常多,，但從氦4再一路向上聚變到鐵56，比結合能增長很慢,，釋放的能量很有限。

為了這部分有限的能量去實現(xiàn)大質量恒星核心處那樣的極端條件,，就算真能夠做到,，恐怕也得不償失。

說完了“燒石頭”的行星發(fā)動機,，再來聊聊《流浪地球2》中的炸毀月球,。

這個腦洞開得實在是大，令人不得不佩服編劇的想象力,，畢竟原著小說中只是推走了月球而沒有把它炸掉,。

但要炸碎月球，僅靠3614枚核彈顯然是不夠的,。電影中也提到,，這些核彈爆炸產生的能量，只有摧毀月球所需能量的10億分之一,。因為月球雖然比地球小得多,，卻仍然很大，直徑達到3476公里,。即使有上萬枚核彈,，對月球來說也只是撓撓癢癢，激起一片塵埃而已。

所以電影中的設定是,，把這些核彈布置在一座巨大的環(huán)形山中組成陣列,，通過精確引爆核彈陣列，引發(fā)月球核心的聚變,，繼而炸毀月球,。

引爆月球 | 《流浪地球2》預告片截圖

這些核彈只起到一個“扳機”或“引信”的作用，有點兒像氫彈的原理：即用一顆原子彈來充當引信,，引發(fā)氘氚的聚變,。

但氫彈的引爆過程中，原子彈并不是直接靠高溫來引發(fā)聚變,，而是利用爆炸時產生的X射線來壓縮加熱聚變燃料,，從而達到核聚變條件。

月球外殼主要也由石頭構成,，不利于X射線的傳播,，所以筆者推測可能是想用核爆產生的沖擊波，實現(xiàn)對月球中心點的瞬間壓縮,，來引發(fā)月核聚變,。

推理到這兒，一切都還算合理,，但接下來就離譜了,。因為月球和地球一樣，擁有一個鐵核,，即月核的主要成分是鐵56,。

前面說過月球的體積并不算小，比冥王星還大,，所以它的內部會發(fā)生元素的分異,。在月球誕生初期，內部物質處于熔融狀態(tài),，因此重的物質不斷下沉,，輕的物質不斷上浮。由于鐵等金屬類物質比較重,，它們會逐漸向中心“下沉”形成金屬內核,，主要是鐵，還有少量的硫和鎳,。

月球內部結構

鐵56在宇宙中的名聲極為響亮,，它的比結合能最高，結構比任何其它原子核都要穩(wěn)定（氫除外）,。從鐵56再向上聚變不會再釋放能量,，而是需要吸收能量，并且需要難以想象的極端條件——例如，在超新星爆發(fā)瞬間大質量恒星外殼向內坍縮撞擊內核時,，或者是兩顆中子星合并時,。

地球上比鐵原子序數更高的元素，例如金,、銀,、鈾等，大都是在這種極端條件下形成的,。

中子星合并瞬間示意圖 | University of Warwick/Mark Garlick

區(qū)區(qū)3000多枚核彈,，能夠形成這樣的條件嗎？顯然不能,！

即使真的陰差陽錯,，以特別特別小的概率，使某個點上的一丟丟鐵56發(fā)生了聚變,，由于這種聚變是吸能反應,，也不會產生猛烈的爆炸，核爆沖擊波的能量直接就給吸收了,。

有人說，月核聚變也可以看作是超新星爆發(fā),，因為超新星爆發(fā)前也有鐵核,。這種想法是大錯特錯的。

超新星是大質量恒星在壽命末期的一次大爆炸,，爆發(fā)原因并不是因為鐵核聚變,，恰恰是由于大質量恒星把能聚變的東西都燒完了，剩下的鐵核不聚變了,，失去了抵抗引力坍縮的力量,，在巨大引力作用下，恒星外殼轟然墜落在內部的鐵核上,，這才引發(fā)了大爆炸,。

超新星爆發(fā)示意圖

因此超新星爆發(fā)的能量來源是恒星本身的引力勢能，而不是鐵核的聚變,。月球這么小的星球,，根本不需要靠聚變去抵抗引力收縮，也就不可能發(fā)生超新星爆發(fā),。

所以說,，想要炸毀月球？就是把這3000多枚核彈交給上帝,，他也只能雙手一攤：實在是做不到呀,！

話又說回來，《流浪地球2》作為一部科幻電影，就是需要腦洞超大的想象力,，科學上有一些不合理的地方在所難免,。只要能滿足劇情需要，推動劇情發(fā)展,，邏輯上講得通就行,！

就好像筆者這樣，雖然挑了這么多毛病,，在電影院看電影時仍然興致盎然,，看完了還意猶未盡，絕對稱得上是科幻電影的巔峰之作了,。

不多說了,，這就二刷去了！