江才健觀點:核融合、氫彈、泰勒的人生悲歡

2023-02-05 07:10

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泰勒於1980年代成為了遊說總統羅納德·里根採納戰略防禦計劃的一股重要力量。(維基百科)

泰勒於1980年代成為了遊說總統羅納德·里根採納戰略防禦計劃的一股重要力量。(維基百科)

去年十二月,媒體上出現美國核融合研究突破的消息,引起了一些注意。對於核融合研究有所認識的人就會知道,這個消息不值得過分關注,英國有名的新聞雜誌《經濟學人》多年前做核融合研究的報導,開頭用了兩句話,「科學研究的正字標記,是實驗的可以重複;核融合研究的正字標記,是一再重複的頭版消息。」說得很好,也很內行。

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面對日益增長的人口,日益匱乏的資源,核融合的成功,無疑是人類最值得寄望的能源新前景,但是由上世紀五十年代以降,利用核融合科技而產生的「氫彈」,早已試爆成功,利用受控制核融合技術發電的研究,卻總是「只聞樓梯響,未見人下來」,原因無他,要核融合反應拘束在反應器中,使其受控的持續反應,並將釋放出的熱能轉化為電能,其中困難是出乎想像的。

對社會大眾而言,上世紀物理科學最重大的影響不是相對論或量子力學,是一九三八年在德國發現的原子核分裂反應,在對核分裂成就的世俗認定,其中貢獻最大的猶太裔德國女物理學家麥特勒(Lise Meitner)卻遭到忽視,讓愛因斯坦大為不滿。核分裂反應對人類文明帶來巨大影響,除發展出有巨大毀滅力量的原子彈,更因大科學家費米(Enrico Fermi)領導發展出受控核分裂反應堆,進而有了核能發電。費米領導受控核分裂反應堆,起初的連鎖反應不能持久,是吳健雄提供戰前在柏克萊做的一項保密實驗結果而解決,直到今天,吳健雄的這項貢獻還用於核能電廠的反應器中。

費米領導完成人類頭一個核反應堆有十三個成員,其中只有一位女物理學家倪歐娜(Leona Marshall),倪歐娜的科學貢獻與吳健雄相去甚遠,有個故事可為註腳。費米一次說起,「女性物理學家有兩種,其中一些是女性,其他是物理學家。」在場的倪歐娜馬上問,「我是什麼?」費米說,「你很好。」

一九四五年由歐本海默(R o b e r t Oppenheimer)領導的「曼哈頓計畫」成功發展出原子彈後,被稱為「超級炸彈」的「氫彈」已在進行,七年後「氫彈」的試爆成功,一般認為泰勒(Edward Teller)貢獻很大,因此有人稱他是美國的「氫彈之父」。其實就某種意義上來說,「氫彈」可以說是一個過時的名詞,因為目前擁核國家的核子武器,是利用內部先引爆一個原子彈的熱能震波,再產生一個核融合反應爆炸的武器。

1954年,美國在馬紹爾群島試爆第一顆氫彈「Castle_Bravo」(維基百科)
1954年,美國在馬紹爾群島試爆第一顆氫彈「Castle_Bravo」(維基百科)

上世紀二戰之後,利用可控制核融合發電的研究便在大力進展,由於要把溫度高達攝氏一億度高溫高壓電漿,拘束在一個反應器中,並且持續產生核融合反應的難度太高,因此在核融合研究圈中流行著一句話說,核融合的成功是「十年到四十年」,這種說法幾十年前如此,目前依然如此。核融合反應研究的耗資龐大,成功卻是渺渺無期,因此時不時的就會出現所謂「反應輸出能量超過入能量」的「所謂」「大突破」消息,為的無非是爭取未來一期的研究經費。

目前各國投入核融合發電研究的主流技術方向,利用的是由俄國科學家發展出來的「托克馬克」反應器,簡單說,就是利用高強磁場,把高溫高壓的電漿,拘束在有如甜甜圈的反應器內腔之中,使其發生核融合反應。過去半個多世紀,美、俄、中、日本以及歐洲聯合等國都有自己的「托克馬克」反應器,一九八五年我曾經在倫敦附近,參訪過「歐洲聯合核融合反應器」(JET),丁肇中還介紹我訪問了當時的主任。目前由歐盟、印度、日本、中國、俄國、韓國和美國共同出資,在法國南部設立了一個ITER核融合計畫,預計二○三五年可以將電漿注入熱核反應器中。

去年底宣稱達成能量輸出突破的美國加州勞倫斯利渥莫實驗室,其實是一個以核子武器效能研究為目標的國防研究機構,其中巨大的雷射設施,目的也是為了確保美國龐大核子武器的效能,創立這個實驗室的重要催生者,就是泰勒。

我同泰勒較密切的接觸,始於一九八八年在義大利西西里島上艾瑞切小鎮一個修道院改成的科學中心,泰勒受邀參加暑期的限制核武會議。一九九一年蘇聯解體後,泰勒再參與了會議,會議間我曾問他,冷戰結束了,是否仍支持他向雷根總統提議的「星戰」計畫。泰勒雖然簽名支持廢止核武追求和平的「艾瑞切宣言」,但不改他強硬右翼立場,當時他說,「冷戰並未結束,他們還在造炸彈。」

一九九八到一九九九年,為寫楊振寧傳的訪談研究,我在美國停留一年,那年因美國指控早年由台赴美的物理學家李文和,是竊取核武機密的間諜,引起軒然大波,年歲很大的泰勒出來表示意見。泰勒是楊振寧芝加哥大學博士論文指導老師,兩人交誼甚篤,因此同他聯絡,後在史丹佛大學附近泰勒家中有一次長談。

二○○四年泰勒去世一年後,我在《聯合報》副刊發表〈泰勒最後的呼喚〉長文,談那回我們的長談,也談到泰勒傳奇的一生。泰勒終生不二的右翼立場,以及一九五四年麥卡錫主導的國會聽證會上,他受邀回答對於歐本海默的坦直看法,後來被美國自由派科學界的偏頗攻擊,一直耿耿於懷。二○○一年他發表厚達六百多頁的回憶錄,其中用了整個一章十五頁來說明那個聽證會的詳情,在聽證會以及與我的長談中,泰勒都用「白癡」來形容他面對複雜政治的愚魯。

泰勒從來不喜歡「氫彈之父」的稱號,在與我的長談中,談到一般認為與他一起解決氫彈爆炸計算難題的烏楞(Stan Ulam),說烏楞是一個「冒牌貨」,讓後來看到我文章的楊振寧都大吃一驚。

泰勒無疑是一個傳奇又有悲劇性的人物。我很同意楊振寧所說,泰勒是一個中國人認為「講義氣」的人,一九九九年的那一次長談,他也給我如此的印象。

*作者為資深科學文化工作者,曾為中國時報科學主筆,《知識通訊評論》發行人兼總編輯,台灣大學新聞研究所兼任副教授,在台大、中央、陽明、輔仁等校授「科學在文化中定位與挑戰」課程,2011年獲得第三屆「星雲真善美新聞獎 傳播貢獻獎」,本文原刊《經典》雜誌,作者同意授權轉載。

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