核分裂威力大

周永平 |2014.09.20
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日本核災後,美國加強核電廠安全措施,並淘汰老舊設備。圖為緬因州一座停用的核電廠。圖/美聯社
圖為核電廠外觀。圖/路透
圖為美國德州銷毀B53核彈的畫面。圖/美聯社
圖為鈾燃料丸。圖\鄭超文、許正宏
自然界各元素的每核子之束縛能。
自然界穩定元素原子核的中子對質子比率;輕元素約1:1,隨原子序(質子數)增加,中子數會比質子數越來越多。
圖為居里夫人圖像。圖\鄭超文、許正宏
圖為鈾礦石。圖\鄭超文、許正宏

文/周永平

(哥倫比亞大學應用物理博士、聯合大學工業設計系與共同教學中心專任副教授)

電影「阿凡達」裡地球人發現了外星球上的神祕礦石蘊含了巨大的能量,引發了侵奪的貪念。其實我們不用捨近求遠,地球上就有這種礦石,叫「鈾235」(Uranium-235)。這種元素的原子核由九十二個質子與一四三個中子構成,用中子擊破它(稱為「核分裂」),會釋出驚人的能量。

多驚人?一公克汽油燃燒產生熱量相當於10公克黃色炸藥,一公克鈾235分裂後則可放出約20千噸黃色炸藥的能量!二次世界大戰期間美國的曼哈頓計畫成功研發出核彈,用它結束了戰爭。當時計畫的主持人-物理學家歐本海默(Robert Oppenheimer, 1904-1967)-驚駭於核子武器的威力,於戰後與愛因斯坦致力於反對製造更具威力的氫彈,後來在50年代被美國政府懷疑是共諜而被調查、監控,直至1963年才獲平反。

核彈的威力與二戰後冷戰時期裡美蘇軍備競賽帶給人類很大的恐懼,因此以核子戰爭為主題的電影如過江之鯽,其中不乏電影經典,最為膾炙人口的一部應該算是1964年發行的《奇愛博士》(Dr. Strangelove),導演是赫赫有名的庫伯力克(「2001年太空漫遊」也是他的大作)。

這部電影的特色是荒謬但幽默的對白、精彩且曲折的情節、與演員們誇張又精湛的演技;故事始於一位發瘋的美國空軍將領利用國防系統的漏洞,指揮了一群B52轟炸機對俄國發動核子攻擊,到投彈約一個小時的期間,美國官員、美蘇首腦如何絞盡腦汁阻止戰爭發生。這部電影在提醒我們核武國家間因為彼此不信任所研發的啟動核戰機制有很大風險,無法有效防止意外引發核戰。這部電影發行前的1962年正好發生了古巴危機,美蘇瀕臨開戰,幸好睿智的甘迺迪總統不受軍方鷹派將領影響,順利排除危機。

這段史實後來被拍成電影《驚爆13天》(13 Days, 2000),敘述甘迺迪及其團隊解決危機的經過;未來想當我國總統的年輕朋友要向他們學習。

另一部值得一提的電影是《赤色風暴》(Crimson Tide, 1995),敘述一美國核子潛艇受命準備發射核子飛彈,但由於通信問題一直沒收到進一步指示,艦長與副艦長之間對是否攻擊意見相左的故事。這些電影均在提醒我們防核戰系統的脆弱與人為疏失的可能。

真實的世界裡冷戰時期防止意外引發核戰的機制似乎運作良好,沒出意外,不過難道美、蘇任一邊沒想到先發制人,以大量核彈摧毀另一國,成為世界獨大?沒發生的原因絕非人性本善,而是賽局理論(Game Theory)的結果。由於兩方核彈數量龐大,先發制人的一方必然無法完全摧毀對方核彈,剩下的核彈必然會報復回來,毀滅己方亦綽綽有餘。

這場賽局自然趨於一個穩定平衡(謔稱為「恐怖平衡」;學術名詞叫「納許平衡」),包含國際核子策略的兩個核心要件:絕不發動第一擊(No First Strike)與(受擊後)保證互毀(MAD)。冷戰時期結束後,核子武器技術漸漸擴散到其它國家,這些國家或是獨裁,或是政局不穩,或是宗教狂熱,難保不會擅用核武。以此為題的電影近20年來甚多,如《愛國者遊戲》(Patriot Games, 1992;改編自湯姆克蘭西小說)、《戰略殺手》(The Peacemaker, 1997, 喬治克魯尼主演)、《縱橫天下》(The World Is Not Enough, 1999;007系列片)等。

核子武器的極大破壞力,反而限制了電影上的表達,所以在科幻電影裡始終不會是主題科技;一般不是用在開始,如核戰後之地球(如《魔鬼終結者》),就是結局,最後一場大爆炸(如《異形》)。

例外的是1998年的兩部以慧星撞地球為主題的災難片(《世界末日》、《慧星撞地球》),片中核彈用來摧毀來襲的大慧星,拯救人類,有較為細節的科技描述。



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