核聚变理论的突破及展望
创始人
2024-12-29 11:20:32
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可控核聚变实验的每一次新结果出炉,在宣传上总是被冠以取得了“重大突破”。但不管是真是假,总会引起中外科学家们的极大兴趣,并同时激发出世界各地,上至达官显贵,下至平民百姓的热度,为什么会这样呢?因为可控核聚变一旦取得成功,便意味着将引发全社会的重大变革,且是远超历史上任何一次变革所带来的影响。在坊间解读世界各大预言--2024年底圣人现身的传闻之际,特撰此文,权当蹭个热度。

前面文章大家都看到了,从相对论诞生以来所构建的现代物理学,是错误连篇,破绽百出,甚至敢说玄学都不敢说的话,是一副巫师习气,如一个粒子同时走两条路径,看是波不看是粒子等等。究其原因,就是不顾基本物理法则,而滥解数学造成的。不客气说,所谓的现代物理学,就是伪科学。相对于当前已呈流行趋势的西史辨伪工作--西方无文明创造,也算是一种呼应吧!

既然现代物理学存在那么多错误,那么聚变理论存在缺陷也就不足为奇了。如今,现代物理学已然得到了全面修正,那么这个关乎人类未来的聚变理论,也该必须完善了,这也是《现代物理学疑难解析》一书中,唯一的技术类章节。下面就来指出,磁约束核聚变理论存在的两个重大缺陷。目前的磁约束聚变装置,几乎都深陷于这两大缺陷之中,所以传统聚变理论与实验相差甚远,也就不足为怪了。

以下内容具体细节,见《现代物理学疑难解析》一书,或头条搜索笔者讲义合集(第40、41讲)。该书内容涵盖了物理学三大领域,在源头上指出并纠正了物理学中存在的诸多推理运算错误。其不但符合了现有实验及一些不能解释的实验,还做到了前后逻辑的完美自洽。其最后结论与目前相比,自然也有着天壤之别,且对物理学又进一步推向了深入。该书也是培养科学思维,激发生活工作中的原创科技灵感,了解科学发展史的一部专著。对于反主流的学术观点,以公开发表的学术论文为原本而整理成书,这可能是目前唯一的。在科技高速发展的今天乃至今后,该书必将同牛顿定律一样,为大家所熟知。

1、传统聚变理论中存在的第一大问题

磁场约束等离子体的原理为,电粒子在洛仑兹力作用下,会形成绕磁力线的回旋运动,称为拉莫运动。这就是利用磁场隔离聚变高温,使反应器不至被溶化的最初设想。经过研究,非均匀磁场中的等离子体,会被不断地由强场区推向弱场区。等离子体在磁场中的这种宏观上的不稳定性,也称磁流体力学(MHD)不稳定性。

为保持等离子体的稳定性,使聚变反应正常进行,传统磁约束装置一般是将磁场设计成螺旋形闭合结构,即磁力线在大圆与小圆间穿行,以达到长时间约束等离子体的目的,但实际与理论相差甚远,如当前效能最好的托卡马克装置。坐落于我国合肥的著名东方超环(EAST),就属于这种。

为什么会这样呢?因为目前的聚变理论,忽视了一个重要因素,那就是等离子体压力的存在,不可能使电粒子在单根磁力线上作回旋运动,其同样会造成等离子体不稳定。经计算,取最低聚变反应温度1亿度,磁场为人工磁场极限值100特斯拉,则电粒子的压力漂移速度可达86 m/s。如此大的扩散速度,将使等离子体在极短时间内便迅速瓦解,从而中断传统理论所预测的聚变反应。

一些行外读者可能会奇怪,如此明显的漏洞,怎么会被遗漏呢?是的。因为传统聚变理论还给出了一个结论,等离子体的压力是由磁压力来平衡的,并且还给出了磁压力方程F=B^2/2μ,这或许就是忽视压力漂移的原因吧。但是,这个磁压力显然与磁场中的各种漂移相冲突,所以这个来自纯数学的演算结果,基本没什么意义。在实验中的不断加强磁场,但收效却甚微,便已构成了对磁压力的否定。其实,从现代物理学中存在的一些很幼稚的错误看,传统聚变理论存在漏洞,真的不值得大惊小怪。

2、传统聚变理论中存在的第二大问题

等离子体通以电流后,其产生的磁场会使电粒子沿垂直于电流的方向收缩,称为箍缩效应。一般取电流方向为Z轴方向,所以也称为Z箍缩,并形成了一套理论体系。该理论认为,箍缩效应会对等离子体产生向内的压力,使等离子体的密度和温度得以提高,是促进聚变点火的一个重要因素。其理论结果为,输出输入能量的比值应达到100,完全达到了工业应用程度,所以箍缩效应在几乎所有磁约束聚变装置中,是重点应用对象。

Z箍缩实验原理为,将金属丝阵围成套筒并通以强大电流,则将产生强大磁场。由于电流对金属丝的欧姆热及等离子体的排磁性,将使套筒内的等离子体迅速获得的高温、高压。当金属丝被强大的电流融断后,电流便全部流经了等离子体。传统理论认为,此时的通电等离子体,将形成强大的箍缩效应,而发生高产额的聚变能反应。但实验结果,却极令人失望,远不如托卡马克装置。

现在就来分析,Z箍缩为什么不会促进聚变反应?新狭义相对论已证明,运动物质的尺缩效应与力相关,但平衡后,质点间的作用力仍维持不变(见7讲),即无论尺缩前还是尺缩后,物质内部的压力始终保持不变。

通电等离子体,实质上就是等离子体的正负电粒子做相反的定向运动。所谓的箍缩效应,不过是电粒子间结合力的增加而形成的尺缩效应(见10讲),是等离子体在保持压力不变情况下的重新平衡。就是说,通电等离子体的自箍缩效应,本质上就是尺缩效应。由此而造成的等离子体密度提高,不过是电粒子间作用力的重新平衡,等离子体的内部压力不会有丝毫提高。

由上述可知,Z箍缩实验装置在金属丝融断后而流经等离子体的电流,并不会再次增加离子体内部的压力。如此,所谓的促进聚变反应说法,自然不再成立。就是说,新狭义相对论, 是对Z箍缩理论的彻底否定。

目前,无论是主流还是非主流的磁约束聚变装置,包括目前最先进的托卡马克装置,都将箍缩效应视为促进聚变反应的重要因素。这似乎可完全归咎于之前狭义相对论的不完善,而导致的结果。但其实,我们仅应用经典电磁理论,也可以对箍缩效应进行否定。

由以上可以看出,聚变理论两大缺陷的形成,皆源于对理论基础的轻视,从而造成了理论预测与实际结果的巨大不匹配。可以看出,目前所有的磁约束可控核聚变装置,不要再说总差50年了,它根本就没有成功的可能。那么聚变能的工业应用,难道就遥遥无期了吗?这当然不会,下面就来介绍个全新型的聚变装置。

3、一种全新的磁约束聚变装置

前面已经说过,磁场中的等离子体,会由强场区推向弱场区。那么最理想的磁场位形,显然是中心磁场为零的理想磁阱。根据等离子体的排磁性,理想磁阱中的等离子体,将处于自然分布状态,这也是发生聚变反应的最高效状态。但是,传统理论认为,这种理想磁阱不可能被设计出来,所以磁阱观念在实际装置中的应用,都是辅助性的。下面就来探讨,理想磁阱实现方案。

先看最简单的理想磁阱,将两个线圈中的电流互为反向,或将两磁体的同性磁极相对,便组成了的最简单会切磁场,如下图。可以看出,这就是中心磁场为零的理想磁阱,可称为会切磁阱

最简单的理想磁阱

一般认为,会切磁阱中的带电粒子,很容易从会切面和线圈两端逃逸出系统,所以不能充分约束高温等离子体。基于这种原因,目前极少有人对这种会切磁阱进行深入研究,甚至将其直接否定。

将多个磁体均匀布置在球壳或正多面体的顶点上,且同性磁极皆指向中心,便可构成近似理想的大磁阱。经推算,由正十二面体构成的这种大磁阱,其约束等离子体的能力,是目前阱深最大的垒球缝线圈的20多倍。相较于之前的只有些微增大,这可以说是恐怖性的提升。

在实验中,垒球缝线圈完全可以抑制电粒子的逃逸。通过对垒球缝线圈进行分析,其不过是有两个阱底的会切磁阱。那么,如果不考虑磁体在球壳上的绝对均匀分布,其更是完全可以抑制电粒子的逃逸,且会切磁阱的大小几乎可以无限扩展,是地道的理想磁约束装置。

4、展望

从聚变能的提出,到多国投入大量的人力物力进行可控核聚变实验,已有百余年了,但实验结果却与理论预测值相差甚远,几乎是原地踏步,被称为永远差50年成功的实验装置。究其原因,就是各国科学家们一致默认,建立在传统理论基础上的聚变理论肯定没问题,而把精力主要集中在实验的技术细节上。至于国内的一些大肆宣传,不过是用“放电时间”这个没多大意义的名词,做为宣传噱头罢了。

磁约束可控核聚理论的完善,必将会再次掀起各国对聚变实验的热情。聚变能一旦获得工业应用,则意味着人类将掌控无限的能源。从科学角度看,掌控了无限的能源,就可以制造出无限的资源。如此,世界所有重大难题,都将迎刃而解,如战争、环境污染,外太空探索等。因为战争的目的,就是为了让自己的国家,获取更多的资源;零污染的无限能源,环境问题自然也不存在了;到那时,将氕转变为聚变燃料氘和氚,也将成为可能,而外太空最不缺的就是氢元素,外太空实地探索或旅行,都将不再是问题。

马克斯通过总结整个人类社会历史的发展,认为当社会财富完全可以满足整个社会及成员的需要时,必将进入人类社会的终极形态--共产主义社会。文章又从科学角度,印证了实现马克斯这一预言的可能,即满足共产主义社会最关键的物质需求条件。

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