异族小说

第11章 神秘能量 (第2/4页)

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没过多久,科幻小说家们就纷纷效仿赫伯特·乔治·威尔斯的小说《解放全世界》,用核能这个既强大又危险的能源作为他们作品中的神秘能量源。在《太空商人》出版的20世纪50年代,科幻作家们狂热地追捧所有可以被贴上“核子”标签的事物。对于“二战”后期原子弹名噪一时、核能开始被用来发电的年代,这股风潮也在意料之中。“核子”这个词随处可见,甚至是快餐厅的风味炸薯条也被冠以“核子”的名称,显得辛辣爽口、振奋人心。不论是电影《它们!》里巨大的蚂蚁,还是《蜘蛛侠》里因为辐射而变异的蜘蛛,核辐射总是被描绘为邪恶、怪异和奇妙的改变手段。

基于政治和恐惧(还有超级英雄并非真实存在)的种种原因,真实的核世界是另一番景象,但是我们已经距离运用核聚变产生能量的方式不远了,并且我们一直在用放疗的方法治疗癌症。我们或许不会像奇爱博士那样深爱核弹,但我们确实在和核能和平共处,虽然这种和平是很脆弱的。2011年,海啸引发福岛核电站的灾难之后,德国宣布不再使用核能。德国几乎面临与日本相似的自然环境,虽然核电站的灾难并未致人死亡,但德国还是放弃了不会产生温室气体的核能。

虽然核能可能永远不会像其他传统能源那么便宜,但发达国家现在并不缺少能源。除了减少污染,我们还面临着一个非常严峻的问题,就是如何把能量输送出去,这也是一个在许多科幻作品里都被敷衍了事的问题。现在常用的是高压交流能量输送方式,也可以用高压直流能量输送方式。高压直流在长距离运输大量能源的过程中,能量损耗比较少。但是无论怎样我们都不会使用科幻作品的最爱——无线能量输送方式。

诚然,无线能量输送是完全可行的,这是我们人类生存至今的原因。毕竟,在本章开头我就提到了,归根结底,地球上的所有能量都直接或间接地来自太阳(还有月球重力作用产生的潮汐能,以及地球内部产生的地热能)。广袤的宇宙空间是不允许架设电线的。我们从太阳那里以光的形式获得能量,每个光子都是微小的能量包,而太阳有足够多的光子能量包。

太阳的辐射功率大约是4×1026瓦,其中只有8.9×1016瓦可以到达地球。到达地球的能量是太阳总能量的一小部分,但这已经是全球总功耗的5 000倍。这个数字相当惊人,但是除非我们拥有一个恒星的能量,否则光不是一个高效传播能量的方法。在实验室的优化环境下,特殊的太阳能电池可以实现25%—45%的能量转换率(即便如此,超过一半的能量也被浪费了);传统太阳能电池的能量转换率大约是10%—20%,而薄膜电池的能量转换率只有大约5%。相比之下,我们现在常用的电线传输方式的能量转换率大约是93%—95%。

光作为能量传输方式的另一个潜在问题是,如果把大量能量转换成光束(不管是可见光还是其他波段的光,比如微波),都会对任何误入其中的生物造成潜在危害。光不能随随便便地在空中传播,因为光里蕴含的巨大能量可能毁坏任何被它击中的物体,所以光必须借助一些保护装置才能传播,这些不便和潜在的耗材成本让现有的能量传播方式再一次胜出。

曾经有一些发明家设计出无线能量转换器,比如尼古拉·特斯拉。特斯拉制造了能量传输实验装置“沃登克里弗塔”。在不是特别理解电磁波本质的情况下,特斯拉认为可以通过驻波的方式在地球表面传输能量,这是一种在空气中产生类似于电磁回路的装置。特斯拉的设计需要大量的能量,确实可以在远处产生电流,但这个现象其实就是电磁感应,和我们生活中用到的电力变压器的原理无异。

在电线中,变化的电流产生磁场,磁场又会在另一根电线中产生电流。特斯拉幻想中的能量转换是实现任意距离的无损能量传输,而现实中的电磁感应会随着距离的增加而迅速减弱,所以电磁感应不适合用来传输能量。更糟糕的是,电磁感应没有选择性,也就是说,在能量传输的过程中,附近所有的电线和金属导体都会产生电流,不管你想要不想要。我们可以做个简单的实验来证明这一点。如果把荧光灯管的一端靠近架空的高压电线,一端接地,那么荧光灯管在没有接电线的情况下也会发光,这是因为荧光灯管两端的电压不同。但是,类似的效应在实际的能量传输过程中并没有什么作用。

在能量传输领域有一种能量源比核能还要强,或者更准确地说是能量储存原理,那就是反物质。它也是《星际迷航》中“企业”号的燃料。虽然反物质引擎听上去非常富有科幻色彩,《星际迷航》中的反物质原理也纯属虚构,但反物质是真实存在的。反物质是由携带和普通粒子相反电荷的反粒子构成的,而普通物质是由普通粒子构成的。

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