上一期我们讲到了放射性同位素,这一期就来讲讲核弹。

  如果说核材料生产是一个国家工业能力的考验的话,核武器的设计是对理论物理学家们的挑战。到目前为止在所有的有核武器的国家里头除却安理会五大流氓之外,只有以色列,巴基斯坦,印度,朝鲜。以色列的核弹是和南非搞得,甚至有传言合伙在印度洋进行过核爆试验,后来南非放弃了。印度的核计划很早,1974年和平核爆炸,1998年五次核试验,宣传掌握氢弹,但是从地震波的数据普遍认为只是一个1万吨左右的裂变装置和一个5万吨的增强裂变装置而不是真正的两级氢弹。巴基斯坦为了对抗印度,依赖沙特的大量资金援助和中国的技术支持获得原子弹。朝鲜两次核爆,第二次成功。所以到现在掌握两级氢弹的依然只有安理会五大流氓。

  原子弹是使用化学炸药,把在临界质量以下的铀-235或钚挤压成超越临界质量的一块,然后在中子照射下产生不受控的连锁反应,释放大量能量。起爆的方式可分为枪式和内爆式。美国第一枚投掷在日本广岛的核武小男孩即为枪式起爆的铀弹。第二枚投掷在长崎的胖子为内爆式起爆的钚弹。

  枪法的局限性很大,消耗材料多,而且只适合高浓缩铀,内爆法要更加先进,可以设计成更大的当量,并且容易发展出助爆加强型原子弹,或者作为氢弹的初级。

  枪法的小男孩,42:58比例分开的60kg浓缩铀分成子弹和靶子两部分,子弹在直径18厘米的枪管中加速撞击靶子,然后到达临界,中子源在靶子的底部。

  虽然原子弹的设计已经扩散,卡迪尔汗的扩散网至少包括朝鲜,伊朗和利比亚。DF-2上那个著名的1.5万吨当量的铀内爆弹设计图的副本的副本的副本被利比亚交给IAEA的时候,设计图装在巴基斯坦首都的一家洗衣店的洗衣袋里。但是,关于内爆系统的设计,没有什么值得可信的公开资料。以下的内容均是基于《中华人民共和国核两用品及相关技术出口管制条例》所作出的推断。

  核材料的加工

  很明显,核材料的大小和形状,取决于一系列基于核物理和流体力学的计算结果,由于临界质量的原则,肯定存在一个质量的下限。关于加工精度,可以从对加工设备的要求可以看出。

  1)加工件大于35毫米,工精度优于0.006毫米,,至少两个不同方向控制加工旋转轴的机床,加工精度达到0.004毫米多轴球形磨床。

  2)0.2微米/0.00025度以上的精度的测量器材炸药透镜的设计和模拟

  内爆的关键在于使用不同爆速的高能炸药的配合或者空腔配合的的设计,是多点同时起爆的爆轰波同时到达裂变材料的球状表面。

  这些高能炸药包括黑索金、奥克托金,三氨基三硝基苯,六硝基芪这类密度大于1.8g/cm³爆速超过8km/s的高能炸药。

  通过特殊设计的开关装置和脉冲电容器,多点同时起爆爆炸桥型电雷管,在一个信号之下以小于2.5微秒时间差起爆超过5000mm²的炸药面。炸药通过空腔或者不同炸药配合使爆轰波到达材料表面。

  人类第一颗爆炸的原子弹“小玩意”和落在长崎的“胖子”设计相似,使用是正十二面体的炸药块,使用黑索金为基的B炸药。这些炸药和U238反射层一起装在12块五边形球壳上,用螺栓组合为球体。使用6.2kg的钚装药,B炸药总重量超过了2260千克,使用钋210-铍中子源。有估计说“胖子”设计中20%的当量直接来自铀238惰层/反射层的次级裂变。

  例如美国在早期原子弹开发中曾使用大量TNT炸药来模拟透镜的压缩效果一样,为了保险起见,通常使用爆炸压缩贫铀这样与核材料物理性质几乎一致的材料,通过X射线照相一类的方法分析炸药爆炸压缩过程的高速照相推测实际爆炸的效果。与此相关的设备也在管制清单之中。

  原子弹为减少临界质量通常采用铍或者铀238中子反射层,所使用的中子源包括钋-铍中子源,氘铀中子源等等。中国的596使用的是氘化铀源,比钋-铍中子源先进,钋-铍中子源的半衰期比较短。

  中国的浓缩铀生产得到苏联的大力帮助,包括兰州气体扩散厂,但是仍然有些关键技术如分离膜是自己开发的。钚生产堆刚刚开始土建,苏联就撤走专家,后来整个钚生产和加工都是自己摸索的。苏联援助的重水实验堆和加速器,球形磨床都对中国的核计划起了不小的作用,但是核武器的原理和设计基本是独立自主的研发的(苏联曾经计划给样弹但是取消了)。苏联人帮助我们建设了几个重要的核工厂(虽然不少是半吊子),也给了一部分核原件的图纸,最重要的是帮助我们培养了大量人才。但是苏联给予中国援助的时候是不彻底和限制的,比如说铀的样品,从来没有给过六氟化铀,我们用了山寨加玩命的方法完成了小试和中试,为此还有人伤亡。

  接下就到氢弹了。

  氢弹的这种构型和原理是极为复杂的,甚至超过了原子弹的开发,至今只有安理会的五家,这五家中有两家被怀疑是通过间谍等其他手段获取氢弹的秘密的,苏联有可能窃取了美国的资料,法国则受到了英国的指导,并且有可能从中国核试验的尘埃里获得提醒。

  核聚变的发现是在1922年,早于核裂变,但是科学家在原子弹研究的同时就已经意识到了超级炸弹只有用原子弹才能点燃。

  助爆加强原子弹实际上就是在原子弹中心放置氘氚气体或者氘氚化锂,核爆炸的高温会点燃少量的氘和氚,氘氚反应释放的中子使得裂变材料的利用率更高,从而提高比威力和当量。但是和开始的超级炸弹一样,只有少量的氘和氚被点燃,无法做到很高的当量。

  泰勒-乌拉姆构形,苏联人称之为泽多维奇萨哈罗夫构型,是两级氢弹的基础,目前已知的要点包括热核材料在被点燃前先会被压缩,初级(裂变)能量是通过热X射线传导至次级(聚变)的,初级与次级是分离开的两个结构。这个物理模型是相当复杂的,需要计算机计算验证之后才能进入工程设计。

  关于“两级热核武器”的所有图纸都是保密的,结果是我们看到的都是“构想图”;只有一个例外:绿色和平组织提供了(公认)唯一的几张“官方的”核武器结构图。自然无法证明其真伪。

  裂变燃料钚239,氘/氚助爆设计;接下来就是中子反射层(铀238、铍)、惰层&裂变层(铀238)。

  X射线透明的铍作为中子反射层,但是它重量轻必须加入一层铀238加强内爆压缩和约束的效果(惰层)。采用铀238做惰层,还可发生次级裂变,增加释放裂变能”。

  最新的核武器已经不采用这种多点起爆的方式了,而是简单的两点起爆,这对设计要求更高。

  关于次级的设计和X射线如何传到至次级,只有试探性的分析,这里就不详细讲了。有可能是这样的,助爆初级释放的X射线经过内部结构的调整后有U238内衬包壳反射至次级,初级和次级之间对X射线透明但对中子不透明,中子经过反射和聚焦之后再进入次级的火花塞。次级受火花塞裂变和初级X射线压缩包裹聚苯乙烯的那种金属层或者外容器导致聚变。聚苯乙烯变成等离子体后,对X射线透明,对其确切功能还是存在争论的。

  关于苏联核武器是否独立发展存在着不少疑问,按照KKTT(六千)的说法:“苏联分级辐射内爆技术来自间谍并非只有西方人这么说;相反,这说法前面说的斯蒂尔曼在和俄国核科学家聊天时,俄国科学家给斯蒂尔曼的暗示。当然,有可能斯蒂尔曼误解或者故意扭曲了俄国人当时的意思;但是这个说法已经见诸很多公开出版物,却不见俄国方面出来澄清,指出斯蒂尔曼的回忆有误。而且前面也有网友指出了,被称为苏联氢弹之父的萨哈洛夫在回忆录里,对如何突破分级辐射内爆技术也是闪烁其辞,只是模糊地说当时“有一位同事想出了这个点子”,却没有提这人姓名。俄国科学家现在也没有哪位站出来公开说,辐射内爆的构思是我提出的,我是俄国氢弹之父。所以综合来看,我认为苏联氢弹来自间谍基本可以肯定。

  好了,原子弹和核弹的内容差不多就这些,以后记得常来看看哦。

  我今天来讲一下放射性同位素。由于我并不是专业人士,所以内容可能与事实有所偏差,本文仅供科普使用。

  首先我讲一下同位素是什么。

  如果两个原子的质子数目相同,但中子数目不同,则他们仍有相同的原子序数,在周期表是同一位置的元素就叫做同位素。

  放射性很复杂,我这里只简单说一下,物质自发放射放射线的性质称为放射性,通俗来说也就是相当于一个灯泡不需要电,就自己发光,这个灯泡就是有放射性的物质,而他发的光就是放射线。

  有放射性的同位素称为“放射性同位素”,没有放射性的就称为“同位素”,并不是所有同位素都具有放射性。由于质子数相同,所以它们的核电荷数和核外电子数都是相同的(质子数=核电荷数=核外电子数),并具有相同电子层结构。因此,同位素的化学性质是相同的,但由于它们的中子数不同,这就造成了各原子质量会有所不同,涉及原子核的某些物理性质(如放射性等),也有所不同。一般来说,质子数为偶数的元素,可有较多的稳定同位素,而且通常不少于3个,而质子数为奇数的元素,其稳定同位素从不会多于两个,这是由原子的结合能所决定的。

  放射性同位素是一个原子核不稳定的原子,每个原子也有很多同位素,每组同位素的原子序数虽然是相同,但却有不同的原子量,如果这原子是有放射性的话,它会被称为物理放射性核种或放射性同位素。放射性同位素会进行放射性衰变,从而放射出伽玛射线和次原子粒子。放射性同位素(radioisotope)是不稳定的,它会“变”。放射性同位素的原子核很不稳定,会不间断地、自发地放射出放射线,直至变成另一种稳定同位素,这就是所谓“核衰变”。

  放射性同位素在进行核衰变的时候,可放射出α射线、β射线、γ射线和电子俘获等,但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同时放射出这几种射线。核衰变的速度不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响,也不受元素所处状态的影响,只和时间有关。放射性同位素衰变的快慢,通常用“半衰期”来表示。放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除,只能靠放射性核素自身的衰变而减少。

  半衰期(half-life)即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需要的时间。以下列出各种放射性元素及其半衰期。

  碘131,半衰期8天

  铯134,半衰期2年

  铯137,半衰期30年

  钌103,半衰期39天

  钌106,半衰期约1年

  锶90,半衰期30年

  钸239,半衰期24,100年

  铀234,半衰期24.7万年

  铀235,半衰期710万年

  铀238,半衰期45亿年。

  半衰期越长,在自然界稳定存在的时间就越长,这也就是天然铀中U238占据99.284%的原因。

  半衰期越长的元素越稳定,自发发出射线的频率越低,因此对环境的辐射影响就比较小。

  核废物的辐射影响既要考虑核素组成,也要考虑组成核素的半衰期和活度。真正影响到环境的是核废物中核素的活度,而环境的辐射影响是可以通过技术手段进行防护的。之所以要考虑到核废物的半衰期是要考虑这种防护长周期实施的成本代价问题。

  量子是现代物理的重要概念,与经典物理有根本的区别,提供了全新的原理和思考方式。量子具有不确定性和不可测量性,量子的世界不遵循经典物理学定律,因此人们对量子世界的探索存在很多困难。

  目前量子通信主要方式是量子密码通信。量子密码或量子密钥分配是利用了观测一般会干扰被观测系统的量子力学原理来实现的。量子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和破解,进而实现根本上、永久性解决信息安全问题的目标。

  那么如果我们利用量子纠缠的原理来进行远端通信会如何呢?

  量子隐形传态需建立在经典物理信道的基础上才能实现。在研究量子领域早期,人们最感兴趣的一个问题是能否利用量子纠缠实现超光速通信,这个问题的答案是否定的,原因在于量子的不可克隆性,仅依靠量子纠缠系统无法传递具体信息,要将原量子态的全部信息提取出来,需分别根据其经典信息和量子信息来构造,因此无法实现瞬间传输。量子隐形传态利用量子纠缠态作为通道,利用量子作为载体, 把信息从一个地方传递到另一个地方。量子隐形传态的任务可以简单地描述为:假设存在一对共享的量子比特为 A、B,利用A、B来传送量子态C。将A、B分别置于系统的两端,现将量子比特A和C作幺正变换,测量后得到两个经典量子比特的信息,在这个过程中两个量子比特被破坏。量子比特B现在包含了关于C的信息,但观测者仍无法得到C的任何信息,量子比特B处于四个任意的量子态之一。现在需通过经典通信通道将A的测量结果发送到B端,根据A的测量结果,对B作相应的幺正变换, 此时量子比特B的状态变为C,实现了量子态的传送。

  那么现在的主要问题就是如何找到成对的已经成为纠缠形态的量子呢?

  1993年,Bennett等来自四个国家的六位科学家演示了第一种量子隐形传态方案。方案的工作原理如下:量子纠缠源产生一个EPR对,Alice和Bob各拥有其中的一个,记为粒子B1和B2。现在Alice和Bob在不同的地方,Alice要向Bob发送一个量子比特,记为A,设A的量子态为|ψ>=α|0>+β|1>,而Alice并不知道A的具体状态。首先Alice让A和B1相互作用,然后测量她的两个量子比特,得到四个可能结果00,01,10和11中的一个。接着她通过经典信道把测量结果告诉Bob。根据Alice的测量结果,Bob对B2进行适当的操作,即可得到状态|ψ>。而Alice所拥有的A的状态因为测量塌缩为|0>或|1>状态。

  目前,量子通信尚处于试验研究阶段,还存在许多理论和技术问题。但是,量子通信已经取得了一些令人鼓舞的进展,并展现出非常诱人的前景。此外,对量子纠缠态、非定域性理论的研究不但对物理学的发展起到了推动作用,并且也将被应用于其它领域。例如,量子通信导致了第六代光纤通信系统——量子光纤通信时代的到来,量子博弈问题的提出和解决等等。

  “其实我很期待量子通讯时代的到来,也许到了那时,网络带宽是以EB来计算,回头展望现在,会不会像我们回想1G时代一样呢”

  眼界,指目力所及的范围,引申指见识的广度。而眼界更多的时候指的是一个人的格局大小。所谓见识不深,缺乏远见,这是眼光短浅,而眼光远大,则是目光长远。

  很多人的思维模式因文化、语言、教育的影响,比较独特。且大部分人们只愿顾及眼前的利益,而忽略长远的利益。而这就导致了很多事情发展时的被动,思维的局限,让更多的人丧失了对长远目标的思考与打算。尤其很多人们自始自终在学校接受的教育,教导的局限与答案的唯一性使他们逐渐丧失了广阔的思维能力。他们在学校的目标不是学习思维模式,而是学习考试。而考试是以一套标准答案来界定的,从而这套体系就把所有的智慧用在了探索如何作答标准答案上。这样的教育体系很容易把人锁在一个标准答案的框框里面,也把思维一同锁在了里面。

  教育引导越打开,思维越打开。而我们的眼界也随着思维潜能,而打开。我们生活在何种文化,接受的教育模式是什么,决定了我们今后如何思考生活和看待这个世界的方式。然而,从历史的经验来看,我们在看待一件事物时,用一种长远的眼光来衡量,总是比目光短浅更有成功的胜算。


  1、小王为了在班级里名列前茅,每次学校组织的考试他都要作弊。
  2、小李平时努力学习,认真对待每一次学校组织的考试,为了高考可以考上重点大学。
  3、小张努力学习,并且课余时间博览群书、参加各种兴趣班,为了可以学习更多知识,为了自己在步入社会后有强大的能力,甚至做一家上市公司的创始人。


  显然小张更加目光长远,小李的眼光比起小王稍微长远一些,而小王只是为了满足自己一时成绩好的欲望和幻想。很显然如果在环境、条件、背景相同下,小张成功的概率是最大的。因为小张有一个长远的计划,并且他正在为这个长远的目标而做着努力。在做出选择,尤其是面对利益时,一定要仔细衡量一下这个利益是暂时的,还是长远的。不能为了及时的利益而舍弃了长远的利益。格局越大,衡量就越准确。

  比如你在一个黑社会组织里工作,并且你明明知道你们的组织是黑社会,你也知道你们在做着危害社会的事情,你也很清楚这个组织迟早有一天是会被抓被清算的,但你现在还是辛勤的为这个组织在工作,就只为了一份工资。但是你面临的风险却是巨大的,你是为了一份工资,而冒着未来不知哪一天被判刑的风险。如果你真的面临这样的情况,不要说什么身不由己,当你把目光放的长远一些,你总会有自己的办法去解决自己的处境。

  求知的路上才越发现广阔的视角,未来才能因此而更加美好。懒惰成性,无知成瘾只会变成一个被操控的行尸走肉。也许你会说,行尸走肉没什么不好,有饭吃有酒喝就好,如果是这样,那么造物主赋予人类最伟大的“思想创造”的基因,在你这里已经彻底失败消亡。如果一个庞大的团体已经这样,那么人将不人,文明将飞速倒转,重返奴隶社会指日可待!充满思想的大脑,独立的人格,自由的意志,伟大的个体,是时候回来了。

  观点:从一定的立场或角度出发,对事物或问题所持的看法。
  事实:事情的实际情况。


  我们是否曾经在工作中混淆过事实与观点?我们是否曾经在与他人沟通当中混淆事实与观点?我们是否曾经在对一件事情做出判断时,混淆过事实与观点。我想我们都曾因为混淆事实与观点,而错过一次又一次命运的选择点。


  事实:他每天都要画一幅画
  观点:因为他每天画一幅画,所以他一定非常喜欢画画,他会成为一名艺术家的。


  事实:有几个同学结婚了
  观点:你的同学都结婚了,你也该结婚了,年龄再大点,就嫁不出去了


  事实:贸易战开始了
  观点:我们不怕,我们一定能赢


  经常混淆事实与观点是一种很幼稚的行为,总是把你的观点当作既定的事实,最后难免跳进自己挖的坑。事实本身是一种非常客观的实际情况,事件发生的真实情况,没有附加,没有情感,没有自我认知衡量的加减余地,并且一般来说确定了事实后,这个事实就已经存在,不会变化。而观点指的是一种看待事物的态度,观点是会随着人的成长变化而变化的,更多的是一种主观的意识形态。多带有情感和情绪。但是观点一般都伴随着事实而展开。

  一个事件,只有一种事实!但一个事件,却有千万种观点!

  面对任何一种事实,我们都有发表任何观点的权利,而最后如何执行,就看哪个观点更加客观。但是,如果你非要把你的“观点”当作是事实与权威,并且还让别人依照你的观点去做事,这是不道德的行为。更加邪恶的是,只许自己发表观点,不允许别人发表与你不同的观点。为什么我们总是混淆事实与观点呢?因为我们的潜意识太过自信,总是把我们对事实的想法附加于事实至上,导致我们很难发现我们在说出一句话时,就已经不经意的带上了观点。这并不是在讨论事实与观点的是与非,事实与观点都是理所当然存在的。而事实我们既然改变不了,我们就要认清它。观点既然有千万种,我们就尽量去多倾听它。
这里有非常重要的一点就是,观点必须在事实的基础上。所以只有建立在真实的事实上,观点才有可能更加准确和被认可。而如何才能看清事实?如何分辨事实?

  我们研究地球这颗星球时,我们要尽量了解周边的行星,恒星,甚至是星系,了解了它们,才能对地球有一个更深刻与客观的认识。我们研究一个国家时,我们要了解它的历史背景,建设历程,体质体系,以及文化背景。我们在预测一个地区的经济时,我们同样也必须把背景扯大,研究一个省的经济,至少要把这个国家当作背景,研究一个国的经济,至少要把这个世界当作背景。把背景拉大可以找到事实,深入研究背景可以看清事实,多倾听这个大背景里的不同声音,可以分辨事实。你了解的背景越多,你的观点就越美丽动人!你的视角越广阔,你越能看清楚你的选择!


  以后说话时前面还是尽量加一句:我认为…
  这样或许更加礼貌一些。

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