作者以生动的笔触、简洁的语言展现了从20世纪40年代到本世纪初70多年里,世界各国的科学家、研究机构在可控核聚变方面进行的艰苦探索历程。书中解释了可控核聚变的的原理以及各种聚变装置发明的历史过程,用大量翔实的文献和档案阐述了科学、技术、工程、政治、经济、军事和外交等因素之间复杂的互动关系。在能源已成为全球问题时,核聚变仍是较具吸引力的应对方式,在地球上复制一丁点太阳的能量,就可以满足人类所需的所有能量
本书是“科学的力量”科普译丛中的一本。作者以生动的笔触、简洁的语言,展现了从20世纪40年代到本世纪初10多年中,全世界的科学家、研究结构和政府在可控核聚变方面进行的艰苦曲折的探索历程。书中解释了可控核聚变的的原理以及各种聚变装置发明的历史过程,用大量翔实的文献和档案阐述了科学、技术、工程、政治、经济、军事和外交等因素之间复杂的互动关系。在能源已经成为全人类共同面临的重大挑战时,作者指出:核聚变仍是一种教具吸引力的应对方式,在地球上复制一丁点太阳的能量,就可以满足人类所需的所有能量。本书可以为读者了解可控核聚变的发展历史提供一个非常好的起点。
原作者: 丹尼尔·克利里,约克大学(York University)获得理论物理学位。20多年来他一直在为全世界科学杂志进行编辑和写作,包括《物理世界》《新科学家》以及《科学》等。
译者: 石云里,现任中国科学技术大学科技史与科技考古系教授兼系执行主任,博士生导师。
“克利里记录了聚变研究的征途和其中锐意创新的物理学家们……以及一个箍缩等离子体、仿星器和托卡马克的奇特王国。”
——《自然》
“一场长达数十年的失望与希望交织的过山车之旅”——NBCnews.com
“通过对前沿科学非常清晰地解说……克利里阐明了对聚变进行大规模投资的原因,因为这是全世界迫切需要的一种可替代能源。”——Booklist
“对有兴趣了解聚变历史的人来说,这是一本没有废话、只有干货之作。”——Science News
第一章 为什么是聚变?
第二章 英国:托曼与箍缩装置
第三章 美国:斯皮策与仿星器
第四章 俄国:阿基莫维奇和托卡马克
第五章 托卡马克异军突起
第六章 激光聚变
第七章 一个大装置
第八章 若非此时,更待何时?
仍有许多人对此持怀疑态度,他们认为,聚变永远不会为电网提供哪怕一千瓦的电,因为在科学和技术上还存在太多的不确定性。但是,他们的观点不会动摇那些已经为聚变能源之梦奉献了一生的确信者,这些人经受了大起大落、死胡同、错误路线以及小突破的考验。聚变并不是一个科学家们在实验室中闭门苦干的故事,军事上的权衡、政治以及历史中的机缘都持续推动了聚变研究的进程。为日益昂贵的聚变装置提供的资金支持也经历了潮起潮落,这主要取决于政府对寻找新能源的渴求度:20世纪70年代,中东石油禁运导致了聚变经费投入的一次激增;然而,到了20世纪80年代,当油价回落时,研究经费就难以筹集。原子间谍活动、超级大国峰会、恐怖分子的劫机以及伊拉克战争都曾对聚变的命运产生过影响。使聚变研究得以继续的是一些科学家的坚定信念,他们接纳了这样一个领域,相信它总有一天将会成功。聚变科学不是为知识而知识,它没有宇宙大爆炸、黑洞、人类基因组或是猎获希格斯玻色子那样引人入胜,而更像是在一颗坚硬无比的坚果上猛砸,相信终有一天它会裂开。可能不会出现一个“尤里卡”时刻,但是总有一天国际热核聚变实验堆或其他反应堆的操作者会制造出正确的装置,等离子会变热,保持高温,并像一瓣太阳那样燃烧。
有些技术的梦想确实需要时间去开花结果。请看看航空的历史。1903年莱特兄弟(Wright brothers)的飞行并不是这一进程的开始,在那之前的几十年中,航空先驱们一直在为升空而努力。在基蒂霍克(Kitty Hawk)首次的12秒飞行也许只是对可行性的证明——类似于聚变中的能量收支平衡,也许?奥维尔(Orville)和威尔伯(Wilbur)还不知道,他们的发明接下来会如何发展。他们不可能想象到今天巨大的喷气式客机,更不用说维珍银河(Virgin Galactic)太空巡航的快乐。但是,这些进展并不是一蹴而就的:在喷气发动机和增压舱成为常规技术之前,人们用了40多年的时间,其中还包括两次世界大战期间的加速发展。聚变现在仍然处于木杆、线绳和帆布的发展阶段。未来的聚变电站看起来可能一点也不会像是一座升级版的国际热核聚变实验堆。
我们不得不把让聚变成为现实的成本和时间同它将带来的巨大好处进行权衡。假定李德斯基那类人描述的所有工程障碍是可以克服的,一个全部由核聚变驱动的世界会是什么样子?国际热核聚变实验堆当前的合作伙伴代表了一半以上的世界人口,所以建造核聚变反应堆的技术诀窍将广泛流传——垄断将不会存在。也没有任何一个国家会对燃料供给形成绝对控制。每个国家都能获得水。将不再会有煤矿的开采,或者油砂的挖掘;不再会有石油钻井平台,无论是在海上,还是在脆弱的陆上栖息地;不再会有管道切过草地,穿过荒野;不再会有油轮或石油泄漏。能源的地缘政治——以及与之伴生的所有腐败、政变和战争——都将会消失。经济蓬勃增长的国家,例如中国、印度、南非和巴西,将不再需要依赖于仓促建成的火电站和核电站。聚变能也非常不可能像美国原子能委员会主任刘易斯·斯特劳斯在1954年所断言的那样,会“便宜得无须计量”;但是,它却不会破坏气候,它不会污染环境,它不会耗竭。我们怎么能不试试呢?
到达那里并不容易并且也不会完成,除非整个社会和政府以及聚变科学家们都想要它。作为领导本国努力20多年的苏联核聚变先驱,列夫·阿尔齐莫维奇有一次曾被问道:聚变能何时才能得到。他回答说:“当社会需要它时,聚变就会准备好。”
科学是技术进步和社会发展的源泉,科学改变了我们的思维意识和生活方式;同时这些变化也彰显了科学的力量。科学技术飞速发展,知识内容迅速膨胀,新兴学科不断涌现。每一项科学发现或技术发明的后面,都深深地烙下了时代的特征,蕴藏着鲜为人知的故事。
近代,科学给全世界的发展带来了巨大的进步。哥白尼的“日心说”改变了千百年来人们对地球的认识,原来地球并非宇宙的中心,人类对宇宙的认识因此而发生了第一次飞跃;牛顿的经典力学让我们意识到,原来天地两个世界遵循着相同的运动规律,促进了自然科学的革命;麦克斯韦的电磁理论,和谐地统一了电和磁两大家族;戴维的尿素合成实验,成功地连接了看似毫无关联的有机和无机两个领域……当前,科学又处在一个无比激动人心的时代。暗物质、暗能量的研究将搞清楚宇宙究竟由什么东西组成,进而改变我们对宇宙的根本理解;干细胞的研究将为我们提供前所未有的战胜疾病的方法,给我们提供新的健康细胞以代替病变的细胞;核聚变的研究可以从根本上解决人类能源短缺的问题,而且它是最清洁、最廉价和可再生的……以上这些前沿研究工作正是上海教育出版社推出的《“科学的力量”科普译丛》(第二辑)所收入的部分作品要呈现给读者的。这些佳作将展现空间科学、生命科学、物质科学等领域的最新进展,以通俗易懂的语言、生动形象的例子,展示前沿科学对社会产生的巨大影响。
这些佳作以独特的视角深入展现科学进步在各个方面的巨大力量,带领读者展开一次愉快的探索之旅。它将从纷繁复杂的科学技术发展史中,精心筛选有代表性的焦点或热点问题,以此为突破口,由点及面来展现科学技术对人、自然、社会的巨大作用和重要影响,让人们对科学有一个客观而公正的认识。相信书中讲述的科学家在探秘道路上的悲喜故事,一定会振奋人们的精神;书中阐述的科学道理,一定会启示人们的思想;书中描绘的科学成就,一定会鼓舞读者的奋进;书中的点点滴滴,更会给人们一把把对口的钥匙,去打开一个个闪光的宝库。科学已经改变、并将继续改变我们人类及我们赖以生存的这个世界。当然,摆在人类面前的仍有很多的不解之谜,富有好奇精神的人们,也一直没有停止探索的步伐。每一个新理论的提出、每一项新技术的应用,都使得我们离谜底更近了一步。本丛书将向读者展示,科学和技术已经产生、正在产生及将要产生的乃至有待于我们去努力探索的这些巨大变化。感谢中科院紫金山天文台的常进研究员在这套丛书的出版过程中给予的大力支持。同时感谢上海教育出版社组织了这套精彩的丛书的出版工作。也感谢本套丛书的各位译者对原著相得益彰的翻译。是为序。
南京大学天文与空间科学学院教授 中国科学院院士发展中国家科学院院士法国巴黎天文台名誉博士 方成
在阅读《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》之前,我对于可控核聚变这一概念的认识,更多地是停留在科幻小说和新闻报道中的片段。它总是与“无限能源”、“未来之光”等字眼联系在一起,给人一种遥不可及的神秘感。然而,正是这种神秘感,也激起了我强烈的好奇心。这本书的书名,用“一瓣太阳”来比喻,让我立刻联想到太阳的巨大能量,以及我们试图捕捉其精髓的努力。这是一种多么大胆而浪漫的构想!我猜测,这本书不会仅仅是枯燥的技术讲解,而是会深入探讨人类在追求这一终极能源的过程中,所经历的漫长而艰辛的“寻梦”历程。我想象,作者会带领读者穿越时空,去探访那些为核聚变研究奉献了一生的科学家们,了解他们是如何从最初的设想到一次次的实验,如何克服重重困难,一点点地将梦想照进现实。这本书,或许会揭示出,在这场追求“一瓣太阳”的旅程中,人类付出了多少努力,经历了多少次的失败与挫折,又是如何凭借着不懈的坚持和创新的精神,不断逼近目标。它不仅仅是一部关于科学的书,更是一部关于人类探索未知、挑战极限、并最终实现伟大梦想的赞歌。
评分我一直觉得,人类对能源的探索,就是一部不断挑战极限、突破自我的史诗。《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这个书名,更是将这种史诗感渲染到了极致。“一瓣太阳”,多么形象的比喻!它传递出了一种巨大能量的蕴含,又有一种温和可控的美感,这不正是我们对核聚变能源的终极期盼吗?然而,我深知,从“梦想”到“现实”,这条路注定崎岖。我迫不及待地想从这本书中,探寻这场“寻梦”之旅的每一个脚印。我想看到,那些伟大的科学家们,他们是如何在理论的海洋中遨游,又是如何将抽象的公式转化为触手可及的实验;我想感受,他们面对无数次失败时的沮丧,以及在一次次突破后的喜悦;我更想理解,是什么样的信念,支撑着他们日复一日地在看似不可能的领域里坚持探索。这本书,我想,绝不仅仅是关于“核聚变”本身,更是关于人类那永不熄灭的求知欲,关于我们对美好未来的不懈追求,以及那些为了实现这个梦想,而付出一切的伟大灵魂。
评分翻开《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》,我并没有立刻沉浸在晦涩的物理公式或技术细节中,反而被作者那种娓娓道来的叙事方式所吸引。它更像是一部传记,不是讲述某一个人的生平,而是讲述一个“梦想”的生命历程,一个关于“一瓣太阳”是如何被人类的智慧和毅力一点点孕育、雕琢、并最终希望得以绽放的故事。我仿佛看到了那些闪耀的名字,那些在各自的时代,用生命点燃科学之火的先驱者们,他们是如何在看似不可能的领域里,摸索前行。从早期的理论构想,到第一次实验的微光,再到如今如火如荼的国际合作项目,每一步都充满了艰辛与曲折。这本书,应该为我们展现的,不只是核聚变本身的神奇,更是围绕着它所展开的人类社会的互动,科学的进步是如何与政治、经济、甚至哲学紧密相连的。它或许会让我们看到,在科学的殿堂里,也充满了人性的光辉与挣扎,有合作的温暖,也有竞争的激烈,有成功的喜悦,也有失败的沮丧。我想,这本书最吸引我的地方,在于它能够将如此宏大而复杂的科学议题,转化为能够触动人心的故事,让我们感受到,在这场“寻梦”之旅中,每一个参与者都是一个鲜活的个体,他们的坚持、他们的思考、他们的牺牲,共同构成了这宏伟画卷的一部分。
评分每当我想到“可控核聚变”,脑海中总会浮现出“无限能源”、“清洁未来”等词汇,它代表着人类解决能源困境的终极方案,是文明发展的又一次飞跃。《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这个书名,更是用一种诗意的语言,勾勒出了这项伟大事业的宏大与浪漫。我完全可以想象,这本书会带领我穿越科学史的长河,去探访那些为“可控核聚变”梦想而奋斗的先驱者们。我期待能够读到,他们是如何从最初的理论猜想,一步步走向严谨的科学论证,又如何在实验的道路上,遭遇无数的失败与挫折。书中或许会展现出,那些科学家们在面对巨大的技术难题时,是如何集思广益,协同合作,又是在个人层面,如何展现出惊人的毅力和奉献精神。这本书,我想,不仅仅是科普,它更是一部关于人类智慧、勇气、以及对未来的执着追求的史诗。它会让我明白,为什么“一瓣太阳”如此重要,以及我们为了捕捉这“一瓣太阳”,究竟付出了怎样令人震撼的努力。
评分《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》,书名本身就带着一种奇妙的吸引力,它让我立刻联想到宇宙的浩瀚与人类的渺小,以及我们在渺小中孕育的伟大梦想。我对核聚变这个概念一直充满好奇,它代表着一种几乎无限的清洁能源,是解决我们面临的能源危机和环境问题的终极希望。然而,我知道,这个希望的实现过程,必然是漫长而充满挑战的。我期待这本书能够以一种引人入胜的方式,带领我深入了解这场“寻梦”之旅的来龙去脉。它是否会讲述那些在科学史册上闪耀的名字,他们是如何从最初的设想,一步步走向实验,再到如今的国际合作项目?我想,书中一定充满了无数的细节,描绘了科学家们在面对重重困难时,是如何凭借着超凡的智慧和坚韧不拔的毅力,一次次地突破技术瓶颈。这本书,对我而言,不仅仅是关于物理学和工程学,更是一部关于人类探索未知、挑战极限、以及对未来怀揣希望的史诗。它会让我看到,在追求“一瓣太阳”的过程中,人类所展现出的智慧、勇气与协作精神,是多么的令人动容。
评分这次偶然的机会,我捧起了《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》,书名本身就带着一种诗意和宏大,仿佛一触即及却又遥不可及的终极能源。我一直对那些能触及人类最深层渴望,关于生存、关于未来、关于我们能走多远的问题的作品怀有特殊的情感,而核聚变,无疑是其中一个最耀眼的存在。它承诺着几乎无限的清洁能源,是摆脱化石燃料依赖,解决气候危机的终极答案,是人类文明迈向星辰大海的基石。然而,它又是如此的复杂,如此的遥远,仿佛一个只存在于理论和实验室里的“圣杯”,需要无数的智慧、汗水、甚至是牺牲才能触及。读这本书,我首先感受到的是一种探索未知、挑战极限的精神。我脑海里浮现出那些无数个夜晚,科学家们在白炽灯下,在冰冷的仪器旁,在晦涩的公式中,一点点地揭开宇宙最深层的秘密,试图复制太阳燃烧的奥秘。这种追寻,不仅仅是为了解决能源问题,更是一种对人类自身能力边界的试探,是对我们能否超越局限,创造更美好未来的信念的体现。这本书,不光是关于科学,更是关于梦想,关于那些敢于仰望星空,并愿意为之付出一切的人们。它让我思考,我们究竟需要什么样的能源?我们愿意为此付出怎样的代价?而《一瓣太阳》这本书,我想,就是试图用一种更具人文关怀的视角,去讲述这个波澜壮阔的追寻故事,让普通人也能感受到其中蕴含的伟大与艰辛。
评分说实话,当我第一次看到《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这个书名的时候,我的脑海里就闪过无数个画面。它不是那种一眼就能看穿的书,它有一种张力,一种引导你深入探索的魔力。“一瓣太阳”,多么贴切的比喻!它暗示了我们试图捕捉的,是宇宙中最纯粹、最强大的能量,但又不是那种毁天灭地的形式,而是像一瓣盛开的花朵,温和而充满生命力,并且是“可控”的。这不正是我一直以来对未来能源的期望吗?我希望这本书记载的,不只是那些冰冷的数据和复杂的公式,而是能够让我感受到,在这场漫长而艰巨的“寻梦”之旅中,人类付出了怎样的智慧、汗水和毅力。我期待能从书里读到那些科学家们,他们在寂静的实验室里,面对着难以想象的挑战,是如何一次次地被失败击倒,又如何一次次地重新振作,继续前行的。这本书,我相信,会是一次关于勇气、关于智慧、关于人类不屈精神的深刻描绘。它会让我明白,为什么“可控核聚变”这个看似遥远的梦想,值得我们如此不懈地追求,又为何它被称为“人类的终极能源”。
评分一直以来,我对能源的认知都停留在比较直观的层面:石油、煤炭、水电、风力……直到我了解到可控核聚变这个概念,才意识到我们对能源的理解,还可以上升到如此的高度。它不再是简单的“生产”和“消耗”,而是一种对宇宙基本规律的模仿和利用。《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这个书名,本身就充满了想象空间。一瓣太阳,多么轻盈又多么磅礴的意象,它暗示着我们试图捕捉的,是宇宙中最强大的能量源,却又是以一种可控、可持续的方式,为人类所用。我迫切地想知道,作者是如何将“核聚变”这个在很多人看来遥不可及的科学概念,变得可亲可近的。它是否会以一种生动的方式,解释清楚“聚变”与“裂变”的区别,以及为什么“聚变”是如此的难以实现,却又如此的重要?我更期待的是,这本书能描绘出那些在“寻梦”道路上,无数次失败又无数次站起来的科学家们的故事。他们是如何克服技术上的瓶颈?他们是如何在面临巨大压力和质疑时,依然坚持自己的信念?这本书,我想,不仅仅是一部科普读物,更是一部关于人类智慧、勇气和坚持的史诗。它会让我看到,科学的进步,并非一蹴而就,而是由无数个看似微小的“一瓣太阳”,汇聚成最终的璀璨光芒。
评分读到《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这个书名,我的内心立刻被一种宏大的叙事所吸引。它不仅仅是一个科学概念的陈述,更像是一场史诗般的探索,一场关乎人类未来命运的追寻。“一瓣太阳”,多么形象的意象!它代表着宇宙中最强大的能量源,而我们试图做的,是将这份力量温和地、可持续地掌握在手中。这本身就是一个充满挑战与希望的梦想。我脑海中勾勒出这样一幅画面:无数个夜晚,科学家们在实验室里,面对着复杂的仪器和晦涩的公式,他们是如何一次次地实验,一次次地失败,又一次次地从失败中汲取经验,继续前进。这本书,我想,会详细地记录下这段艰辛而辉煌的历程。它不仅会解释清楚“可控核聚变”的科学原理,更会深入挖掘围绕这项技术展开的人类社会的互动,那些为了梦想而付出的努力,那些克服的困难,以及那些闪耀着人性光辉的时刻。这本书,对我而言,将是一次关于智慧、勇气、以及人类对未知世界不懈探索的深刻体悟。
评分拿到《一瓣太阳:可控核聚变的寻梦之旅》这本书,我心中充满了期待。我一直对人类突破自身局限,挑战自然极限的壮举充满敬意,而可控核聚变,无疑是当今最激动人心的前沿科学之一。它关乎着我们能源的未来,关乎着地球的可持续发展,也关乎着人类文明能否迈向更广阔的宇宙。书名中的“一瓣太阳”,恰如其分地描绘了可控核聚变所蕴含的巨大能量,以及我们试图驾驭这份能量的宏伟目标。然而,我知道,实现这一目标绝非易事,其背后必定充满了无数的未知、挑战和艰辛。因此,我迫切地想从这本书中了解,在这条漫长而坎坷的“寻梦”之路上,人类究竟付出了怎样的努力。我想知道,那些曾经被视为“不可能”的科学难题,是如何被一代代科学家们用智慧和毅力一一攻克的;我想看到,那些为了实现这一梦想而奉献青春甚至生命的先行者们的故事;我还想理解,在这项集全人类之力、汇聚了全球顶尖智慧的工程中,究竟凝聚着怎样的合作精神与竞争活力。这本书,我想,不仅仅是关于一种先进的能源技术,更是关于人类的智慧、勇气和对未来的不懈追求的史诗。
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