变形金刚是家喻户晓的动漫角色,伴随很多人成长。小时候看变形金刚的动画片,总能看到博派和狂派为了争夺能量块而打的不可开交。
依据动画片的剧情,变形金刚的能量来源就是能量块。按照动画片的设计,能量块是液态的,装在一个正方形的类似玻璃的器皿中,变形金刚需要能量的时候,只需要喝下这么一缸,瞬间就恢复了战斗力。
那么,变形金刚喝下能量块其能量来源究竟是啥?
如果和钢铁侠对战,哪边的能量会先耗尽?今天我们就浅浅地钻牛角尖讨论下这个问题。
按照设定,变形金刚是硅基生命体,也就是含有硅以及硅的化合物物质构成的生命,也可以说是一种由金属细胞构成的金属生命体。既然是生命体,不是简单意义的机器人,那么其体内必然有支持生命运作的模式,也就是在体内进行能量转化。
先拿人类举个例子,人类是碳基生命体,我们每餐吃的食物通过人体的消化系统分解成微小元素。人体消化系统开启物质代谢的程序,新陈代谢过程中人体会从营养物质中获取所需要的能量和微量元素。这些能量可以供给人体各项生理机能,例如体温调节、食物消化、心脏跳动,甚至是思考等等这些日常的行为。
按照设定,变形金刚不只是走路说话,还需要打打杀杀,身上的武器装备也是无限连发,所以普通能量转化是无法满足其日常需求的。而变形金刚喝一桶能量块就可以维持较长时间的运转,说明变形金刚体内的能量转化十分充分,兹认为变形金刚体内的能量转化过程是可控核聚变过程。
众所周知,可控核聚变是在一定条件下,控制核聚变的速度和规模,以实现安全、持续、平稳的能量输出的核聚变反应。具体来说,核聚变是通过10万摄氏度以上的高温把反应体加热到等离子态,让电子能脱离原子核的束缚,原子核自由运动。然后,为了克服库仑力,需要上亿摄氏度的温度使微粒布朗运动逐渐疯狂,让反应体的原子核以极大的速度发生碰撞,产生新的原子核,这个过程会释放出巨大的能量。
既然变形金刚已经是更高层级的硅基生命体,那么有理由相信它的体内进行的就是可控核聚变过程,也只有这个过程能够支撑变形金刚飞天遁地,无限连击。
如果设定为可控核聚变,那能量块里的液体也就有答案了,最合适的莫过于氦3,因为中心高温有三千万度就足够产生聚变了,对于变形金刚来说,它们体内有一个磁约束装置,也不足为奇,也就可以产生氦3聚变反应。
不过氦3一般都是气体,那么液体怎么解释呢?其实氦3在极低温条件下是可以转变为超流体的,只不过条件十分苛刻。考虑到变形金刚寻找能量块的过程都十分艰难坎坷,所以能量块里的物质是超流体氦3的这个假设也是合理的,毕竟它们都生活在宇宙空间,必然有客观条件产生超流体氦3。
此前,有国外科研人员利用激光光束冷却超流体形态量子液体,还发布了概念图,是不是很像后期动画片里变形金刚收集的新一代能量块?
那么既然假设变形金刚的能量块是氦3,且能量转化是核聚变过程,就可以和钢铁侠来比一比了。
正巧,按照动漫设定,钢铁侠的能量来源也是核聚变,他的胸口有个叫方舟反应炉的核聚变反应堆,是个微缩的电磁脉冲圈,主要是将氘和氚注入到反应堆的安全壳内,然后为其提高能量使得电子脱离宿主原子,形成等离子体,这一过程会释放巨大的能量,支持钢铁侠的各种活动。
那么如果变形金刚和钢铁侠打起来,谁的能量先耗尽呢?
首先来说钢铁侠,按照动漫的设定,他的反应堆一秒钟可以输出800千瓦的能量。而变形金刚利用超流体氦3的话,1公斤氦3可产生19兆瓦的能量,很明显那一缸能量水不止1公斤,要知道1兆瓦等于1000千瓦,所以,谁的能量先用尽是显而易见的吧?
可控核聚变并非只存在于电影中的奇思妙想,它正是目前世界最前沿的重大核科学研究,也是各国都在深入研究的大科学工程。
现实世界中的可控核聚变更接近钢铁侠的方舟反应炉,即用氢的两个同位素——氘和氚来进行研究。
国际热核聚变实验堆(ITER)项目就是正在通过模拟太阳的核聚变反应,产生能量并实现可控利用。由中核集团牵头研发的中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M)在2022年实现等离子体电流突破100万安培(1兆安),创造了中国可控核聚变装置运行新纪录,标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步,跻身国际第一方阵。