能源——人類對未來的終極暢想

2021-01-19 全國能源信息平臺

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近期大熱的電影《八佰》帶領我們回到了淞滬抗戰的最後一役,而電影中「八百壯士」所守護的倉庫,也是故事中的重要元素。這個當時作為指揮所的倉庫,臨近煤氣廠,而煤氣作為一種重要的能源,已經應用到人們的經濟生活當中。電影就是這樣,既可以記錄人們的生活,將其永存;亦可以寄託人們的幻想,待其實現。

疫情陰霾未散之下,電影市場逐步恢復往日的火熱,「觀眾還在,市場也還在」,這足以彰顯國人對電影的持續關注。電影,是一種融匯了聽覺與視覺的藝術,賦予觀眾身臨其境的在場感。電影裡的故事百轉千回,承載了人類對於歷史沉浮的思索、現實人間的打量與未來可能的暢想。

製圖/張亦洋 素材源網絡

在我們無盡的暢想中,

最不乏的是人類對未來能源的勾畫。

什麼,將成為驅動異日的力量?

什麼,將成為我們歷史書寫的主筆?

在電影中,

人類給予了豐富的想像與對未來的憧憬。

01

能源名稱:火石

能源特性:電影中,太陽逐漸演化成紅巨星,太陽系也即將毀滅。火石是放在行星發動機下用來啟動熄火發動機的一種能源。為「流浪地球」提供前進動力,幫助人類推動地球,逃離太陽系,在新的星系找到新家園。缺點是沒法在地下城或行星發動機內儲備備用火石,必要時期需千裡調運。

科學依據:根據電影的設定,行星發動機和轉向發動機的動力來源是燒石頭,即把矽元素聚變為鐵元素。

矽元素聚變為鐵元素的條件是極為苛刻的,大約需要20-30億度的高溫,而氫聚變僅需要1億度。

要點燃矽聚變,可能需要少量的氫聚變來引火,即提供溫度,就像現在的人類要點燃氫聚變,必須用核裂變來引火一樣,所以火石的本質是一個氫聚變裝置。

目前科學家還在研究可控核聚變技術,而且在初步的實驗階段已經取得了比較好的結果。但是距離真正掌握可控核聚變技術還有很長的距離。

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02

電影名稱:《阿凡達》

能源名稱:超導礦石(Unobtanium)

能源特性:在電影《阿凡達》中 「Unobtanium」被形容為:罕見的常溫超導體,擁有奇特的磁場,在潘多拉星的磁場作用下,便產生了壯觀的巨石浮空的景象。

潘多拉星球曾在半人馬星系形成的時候經歷了一次可怕的隕石撞擊,隕石撞擊後誘發的爆炸和規模龐大的火山爆發核聚變一樣的溫度和壓力經過複雜的化學反應製造了含量驚人的「Unobtanium」礦脈。

「Unobtanium」具有導電性,而且室溫對它的這種特性絲毫沒有影響。它將徹底改變人類的能源結構,人類會千方百計地奪取它。

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科學依據:現實中也有磁懸浮技術,比如磁懸浮列車,是借磁場的力量減少重力對於列車的影響。現在已經發現的超導體主要有銅基和鐵基兩大家族,它們的使用溫度很低,大約在-233攝氏度(40開爾文)甚至更低,廣泛應用是不現實的。

而地球上並不存在超導礦石這樣的常溫超導體,但科學家們仍在研究和推進超導技術。如果能夠成功開發室溫超導技術,那麼懸浮沙發、懸浮汽車、懸浮城市等都可能變成現實。

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03

電影名稱:《超人》

能源名稱:氪石

能源性能:最常見的品種是綠色氪石,對沒有超能力的氪星人無效,但是對有超能力的氪星人,首先會令他疼痛、虛弱,長時間接觸會致死。

人類長期接觸也會輻射中毒,高壓電加上綠色氪石可以將超人的超能力轉移他人。

綠色氪石還可用於提供能源,超人的敵人就擁有一顆綠氪的心臟。超人在長期接受黃色陽光輻射後可免疫綠氪輻射,短期接受強烈的黃色陽光輻射也可暫時性免疫綠氪輻射。

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科學依據:儘管尚不確切了解氪石的原子如何衰變,但與具有放射性的地球元素一樣,氪石也向外散發放射性。

2007年,塞爾維亞礦山發現一種新的礦石,它的化學式:硼酸鋰硼氫化鈉,除了不含會發光氟之外,之後發現的名為Jadarite的新礦石與《超人》中的氪石几乎一模一樣。

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04

電影名稱:《黑客帝國》

能源名稱:人類電池

能源特性:電影中,未來的人類被人工智慧奴役,人工智慧為了得到充足的能源,利用人類大腦產生的電信號給機器人世界提供能量,人類被當作了某種電池用來發電。這也是很多影評對這個電影詬病的地方。

按照能量守恆定律,用人類發電既要保證人體的存活也要利用人類產生的能量是難以實現的,但是「生物發電」卻是可行的。

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科學依據:「生物發電」是指「生物質發電」即利用植物通過光合作用生成的有機物,包括植物、動物排洩物,垃圾及有機廢水等生物質轉化成可直接利用的能源。我們所熟悉的煤和石油都是生物質經過長期轉換而來的。

生物質能是人類賴以生存的重要能源之一。據《中國生物質能源行業分析報告》數據顯示,目前世界能源消耗中,生物質能源佔世界總能耗的14%,位於煤炭、石油、天然氣之後,位居第四位。

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05

電影名稱:《星際迷航》

能源名稱:曲速核

能源特性:電影《星際迷航》中,平行世界中的人類進行了第一次的曲速飛行——一次突破光速障礙的實驗,標誌著人類進入了曲速時代。

人類因此和外星生命進行了第一次接觸,創造了星際聯邦。這一切的開端都來源於「曲速核」和「曲速引擎」的成功創造。

人類的曲速引擎是靠正反物質之間的反應運行的,即在高頻電磁場中,氘與反氘通過二鋰晶體的介導產生高能量曲速等離子體,之後,曲速等離子體在等離子通道的引導下穿過電-等離子體系統(EPS),被等離子噴射器注入由Verterium cortenide (Verterium元素聚矽酸鹽合金)構成的曲速線圈從而產生曲速場。

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科學依據:在現實生活中,這種曲速核還不能夠實現。目前最接近電影中的引擎被稱為阿庫別瑞引擎或曲速引擎的「阿庫別瑞度規」,但還只是一項推敲性的時空數學模型,只出現在物理學的期刊論文之中。

阿庫別瑞引擎遵守廣義相對論中愛因斯坦方程,在這範疇下建立出一項特別的時空度規。

物理學家米給爾·阿庫別瑞於1994年提出了波動方式展延空間,導致航行器(簡稱為「船」)前方的空間收縮而後方的空間擴張,前後所連成的軸向即為船想要航行的方向。

船在一個區間內乘著波動前進,這區間稱為「曲速泡」,是一段平坦時空。船在泡泡內並不是真在的移動,而是由泡泡帶著船走,廣義相對論中對於物體速度不可超過局域光速的限制並不能派上用場。目前還不知道怎麼引發出這樣的波動,或是一旦引發了,船要怎麼離開它。因此阿庫別瑞引擎至今仍屬於理論概念範疇。

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06

電影名稱:「漫威」系列電影

能源名稱:「方舟反應堆」、振金

漫威系列電影在科幻系列片中很熱門,對未來能源的發展也做出了多種暢想。

《鋼鐵俠》系列中鋼鐵俠託尼·史塔克利用胸口的「方舟反應堆」維持生命並同時提供鎧甲的能量,而「方舟反應堆」每秒可以發電30億焦耳。

而目前科學的發展還不能控制熱核聚變,也不能創造出電影中微縮版本的反應堆。如果要真的想擁有類似的反應堆,人類還有很長的路要走。

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《復仇者聯盟》及《黑豹》還出現了一種金屬——振金。

電影中,振金來自天上的隕石,是虛擬非洲國家瓦坎達的特產資源,漫威宇宙中最堅硬的材質之一。在電影中被用作了美國隊長的盾牌及黑豹的戰衣和爪子。這種金屬十分堅硬,它特殊的分子結構使它幾乎堅不可摧,因為它的分子是相對靜止的,使得它幾乎不傳導熱量和動能,這個特性可以使它吸收熱量、能量和動能。

在現實生活中,科學家也發現了類似的物質。

在中子星內部存在著一種被稱為「核麵食」的超強硬度的物質,這種物質內形狀和義大利麵很像。在科研人員們通過計算之後,發現這種物質的密度非常高。在經過科研人員用計算機對中子星的狀態模擬後發現,核麵食的硬度是我們日常所用最堅硬鋼材的100億倍。

而對於核麵食的研究,可以讓人類更好地去了解引力波是如何在中子星中形成以及發射運作的,這對於未來人類研究引力波非常有幫助。

圖/源網絡

在電影中,對能源的錯誤使用可能導致末日恐慌,把握能源的發展潛能或許能成為自我挽救的唯一方法,而能源本身又可能使大戰一觸即發。這是一把雙刃劍,是福是禍,在於劍客。

自然賜予了人類珍貴又危險的寶藏,未來又將走向何方?長路漫漫,能源,賦予了我們對未來的終極暢想。

(部分資料來自騰訊網、百度百科)

End

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出品 | 中國能源報(ID:cnenergy)

責編 | 李慧穎 閆志強

撰稿丨實習生:潘瑞竹張亦洋張怡淼

排版丨實習生:潘瑞竹

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