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核的三部曲

1905年，爱因斯坦在狭义相对论中提出了著名的质能方程，把质量与能量联系了起来。但当时人们并不知道如何从质量中释放能量，也不了解原子的结构。1911年，卢瑟福提出了原子结构的“太阳系”模型：带正电的原子核犹如太阳，集中了大部分质量，带负电的电子则像行星一样绕着原子核旋转。这个构想在1913年被玻尔发展成了系统的原子结构理论。

为了研究原子核的内部结构，科学家用各种粒子轰击原子核。1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子，使氮转变成氧。1934年，约里奥·居里和伊伦·居里又用α粒子轰击铝，发现了人工放射性。1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，这种粒子质量大，又不带电荷，成了轰击原子核最有威力的“炮弹”。

1934年，意大利物理学家费米用中子轰击了当时已知的最重元素铀，目的是要人工创造比铀更重的元素。经过中子轰击后，铀原子变成了其他原子，不过直到1938年，哈恩和斯特拉斯曼等几位化学家才发现新原子比铀轻得多，铀原子其实发生了裂变。不久，科学家们进一步发现，核裂变消耗一个中子有可能产生两个中子，如果条件合适，裂变反应就可以持续不断地发生下去。原子核裂变时总质量会稍有减少，这部分质量就像爱因斯坦的质能方程预言的那样，转化成巨大的能量释放出来。

核裂变及后来核聚变的发现，为核能及核技术的应用奠定了理论基础，为人类开创了一个非常广阔的应用前景。不管是重核裂变还是轻核聚变，都可以释放出巨大的能量。运用逐渐成熟的技术手段，我们可以向原子核索取这些能量，让它们服从于人类的需要。核裂变发现不久，第二次世界大战在欧洲战场全面爆发，武器成了当时人们最需要的东西。在这种特殊的历史背景下，核技术被率先发展为武器，应用于军事领域。核科学技术的发展也由此迈入了第二个阶段。

1945年，美国成功研制原子弹，并在日本的广岛和长崎两次投掷，造成了巨大的伤。原子弹的能量主要由核裂变提供。几年后，氢弹也研制成功，它们的能量主要由核聚变提供。原子弹和氢弹让人们认识到了核武器的巨大杀伤效应，突出核爆炸的某种辐射效应、而抑制其他破坏效应的技术设想层出不穷。比如，中子弹试图将核武器的中子辐射效应充分发挥，冲击波却很小，主要对人造成杀伤。以中子弹为代表的增强辐射类核弹头，可以算是第三代核武器。

所谓的“干净核武器”也是第三代核武器的发展方向之一。核裂变的产物带有放射性，是有危害的，“干净核武器”就是要大大减少核武器里的核裂变成分。现在的氢弹还离不开核裂变，因为利用裂变释放的能量才能创造一个高温高压的环境，促使核聚变反应的发生。完全摆脱核裂变，研制真正干净的纯聚变弹，目前尚未做到。增强X射线弹、核电磁脉冲弹、核激励高能激光器也都是核武器发展中的新概念，人们已进行了一些研究工作。

不过，人类不应该再把精力放在研制花样更多的核武器上了。善良的人们希望销毁核武器。但也有一些国家怀着各种目的，比如垄断自己的霸权优势，想要拥有并维护核武器。从一开始，我国就诚恳地表明，希望大家都销毁核武器。我们最终的目标是实现一个“无核”世界。但在这个理想世界还没实现之前，为了国家利益，我们不得不保持有限的核力量。科学是一把“双刃剑”，可以起到破坏作用，也可以用来为人类造福。人类用自己的智慧掌握了核科学和核技术，应该理智地把它用到对人类有利的地方去。这就是核科学技术发展的第三个阶段。

核科学技术拥有十分宽阔而光明的和平应用前景。从长远来讲，核能是解决世界能源危机的关键因素之一。到现在为止，人类可利用的核能都是基于核裂变反应堆释放的能源。用于发电的核能不是像核武器那样爆炸式破坏性的，而是一种可控的核裂变，让能量逐渐释放出来，变成热能，用来发电。核能目前在全世界电力中已占到16%，在法国占到70%。我国台湾省也发展了核电，大陆在核能发电方面也初见成效，现在已经确立了积极发展核能核电的方针。

核能是比较清洁的能源，这是相对于火电厂而言。虽然核废料有放射性，但如果管理得当，对环境的影响要比火电厂干净得多。但核能并不是可再生能源，因为核材料也是一种有限的资源。基于裂变的核能有局限性，因为它们需要铀资源。虽然快中子反应堆可以增殖，有一定的制造核燃料的能力，但作用毕竟有限，不像可再生能源那样可以无穷无尽地使用。因此核能要想长远为人类做出贡献，就要依靠热核聚变反应堆。

核聚变会产生大量的能量，这和氢弹的原理是一样的。核聚变核电站提供的能量会多很多，而且不会产生裂变产物的放射性和核废料等问题，所以这种能源更干净。核聚变的反应原料可以从海水中提取，虽然不是取之不尽，但至少可以满足人类上万年的能源需求。另外，月球上的氦-3也是可以利用的原料。如果核聚变反应堆能够实现，就会为清洁能源创造一个广阔和光明的前景。

但是核聚变反应堆的研究代价相当高，技术难度也大，连美国和西欧等发达国家都无法独力承担。因此，国际社会共同发起了ITER计划，即国际热核聚变实验堆计划，美国、俄罗斯、西欧诸国、日本和中国都会参与其中，共同分享研究成果。不过这还只是试验反应堆，此后还必须建造演示堆，最后才可以实现商用堆，每一步都需要花费10~20年才能完成。目前国内外专家的共识是，核聚变用于发电至少还要50年才能实现。

除核能以外，核技术的概念更广阔，还有许多方面的应用。很多放射性治疗和诊断手段都来自于核科学领域，比如正电子发射断层显像技术和CT技术。核技术也可以应用在工业探测领域，比如对管道的无损检测。核辐射照射种子也有利于农业的育种培育。在未来的太空探索领域，空间核反应堆也可以为闯出太阳系的航天器提供持续的能量和动力。

总之，核科学技术是一个巨大的进步，是改造世界造福人类的手段。如果人类能理智地不使用核武器，它并不会带来什么危害。核技术，特别是核能的和平利用，将给我们带来一个前景光明的未来。