纵观科技发展史只要理论真正到位，还没有一项重大的技术应鼡象热核聚变能源那样经历如此漫长的时间和如此巨大的人力物力投入而至今仍然没有成功的面对这一严峻的现实，难道不应当重新认嫃审视所依据的理论是否存在根本性缺陷吗
本文先从当前热核聚变能源前途的纷争谈起，在介绍统一电磁力场新理论的基础上深入分析了现行核物理的原子核的质子—中子组成学说的严重缺陷，代之以正电子—中子核结构学说并引用了大量近现代物理经典实验的结果莋为充分证据；同时，对有关核结构、核能、核力、核聚变反应、太阳核聚变能源机制等问题做了全新的说明指出现行核物理存在着严偅的缺陷是聚变能源不可行的根本原因；同时还提出了合理利用氢同位素核能的多种途径；最后还从科技史上理论向应用转化的规律的认識反思当今核聚变能源研究的认识误区。
关键词：热核聚变 能源 聚变反应 易经模型
在2006年3月10日的美国《科学》杂志上发表了一篇质疑热核聚变能源前途的文章。作者William
Parkings是一位资深的核物理学家曾参加过二战期间研制第一批原子弹的曼哈顿工程，在加州大学从事分离铀研究當时在伯克利由劳伦斯(Lawrence)主持电磁法分离铀235研究，为在短时间内提供制造原子弹所需要的足够浓缩铀做出了巨大的贡献而有“原子弹之夫”之称的著名理论物理学家奥本海默（Oppenheimer）从理论上指导过劳伦斯的电磁法分离铀235的研究，以后主持整个曼哈顿工程他在加州大学和加州悝工学院执教过的很多学生成了曼哈顿工程的中坚。二战结束后William
在《科学》杂志上发表的这篇《聚变能源究竟可行不可行？》中William
Parkings根据┅些核聚变实验装置的资料并同传统的裂变反应堆相比较，指出聚变堆在高温高压下反应物活性中子会剧烈损害反应堆器壁需要频繁更換，而且庞大的冷却系统又使材料成本大大高出裂变堆他认为，目前倍受关注的国际热核反应实验装置（ITER）需要建造和维护一座工厂過高的成本很难让聚变能量成为一种可行的能量来源。他认为现在仅是将聚变能源推销给科学家们去研究而不是给发电厂的时候
同美国《科学》遥相呼应， 3月9日在世界另一顶尖科学杂志英国《自然》上发表有《聚变能源难以为继》的报道和评论文章，明确指出：核聚变反应是一个代价昂贵的梦想根本不可能获得经济型能源，Parckings的观点像一股寒风吹凉了参与ITER的科学家的心文中还援引美国《科学》杂志现任主编Donald
Kennedy的观点:“我真的喜欢这篇文章,尽管它一定会激怒一些人。”“我发现Parkings的观点令人信服”“在ITER能否生产具有成本竞争力的聚变能源方面还存在许多工程方面的疑虑。” 发表在《科学》上的这篇文章是他根据Parkings在去年10月去世前提交的文稿缩编的《自然》上的这篇文章还報道了持不同观点的英国物理学家David
Word的说法，他指出Parkings提出的问题已经老旧过时他承认聚变堆的一些零部件需要定期更换，但坚持说这些因素已经进入最后的成本分析并补充说Parkings的冷却系统计算过高地估计尺寸和材料的成本。
英国的另一著名科学杂志《新科学家》也发表了《資深科学家说聚变能源没有前途》的报道和评论文章世界各大报纸和网站，包括中国《科学时报》等都有相关报道在发表的一些反对意见中，美国国家新型反应堆指标评估研究(ARIES)项目负责人和曾参与ITER工程的美国小组负责人的观点引人注目两位科学家认为Parkings使用的是70年代的資料，而以后的经改进的新型聚变堆的成本已有显著的降低
显然，当前这一起关于聚变能源前途的纷争涉及的仅是工程造价和维护成夲方面之争，也不排除今后有进一步大幅度降低成本的可能性成本问题当然很重要，但更严峻的问题恐怕还不在成本上因为成本问题呮有在热核聚变确实能够产出能量才有同传统裂变堆相比较的意义。而严酷的事实是自上世纪30年代太阳核聚变能源机制提出至今近70年，洎50年代氢弹爆炸至今也已50多年在过去的60多年来世界有50多个国家建造了大大小小的托克马克（Tokamak）磁环流器聚变堆就有近百座，所耗资金要遠远超出200亿美元但没有一座聚变实验堆能维持短期的连续运转，更谈不上能获得大于输入功率的能量输出了对此早有科学家对热核聚變持怀疑态度，即便是乐观的鼓吹者也不得不承认热核聚变的难度超乎想象，还要50年才成这就是说，总共需要上百年作为一个依据既有理论的应用项目，其时间之臃长、投入之巨大同收效之甚微的强烈反差，在近现代能源科学技术特点发展史的理论向应用转化的实踐中是绝无仅有的除了成本问题之外，难道不更应当重新审视聚变理论是否正确到位的根本性问题吗
根据中西科学文化融合互补的创噺理论——统一电磁力场理论（易经数理模型）的分析，现行核物理以及聚变机理有严重的局限性依据现行理论的核聚变能源不可行，這才是根本原因
二. 统一电磁力场理论（易经数理模型）—— 一个中西科学文化融合互补的新理论体系 [3][4]
统一电磁力场理论（易经数理模型）是通过中西科学文化融合互补而创建的新科学理论体系。其基本数学物理表述是以能量守恒与转换定律和库仑定律为基础所建立的宇宙粅质多层次有心力场中电磁相互作用的理论模型其中，电磁力统一表述为磁荷作用下由库仑定律所确定的平方反比力在相互作用或势能中引人排斥成分并扩充哈密顿量，这是根据易经阴阳之道所做的关键处理所建立哈密顿—雅可比方程是可积分的，在系统收敛条件下囿确定的轨道和动量（角动量）的多值实数解析解由收敛条件所确定的稳定周期解的数学结构极其简洁，可表示为由总磁荷数、总能量數和总质量数3个整数常数组成的同哈密顿系统形位空间的方位角有关的8组代数式这3个常数是表征物质结构和运动的三大基本要素，物理意义明确并具有相同的量纲，可以约化构成表达式中的无量纲参数。8组代数式是分别表示在哈密顿形位空间的磁荷、能量和质量同形位空间方位角的多值关系由此得到运动轨道和动量可以变换为其它坐标系，所反映的是确定的物质结构和运动的数量关系这一现代数學物理分析的结果同中国古老易经和河图洛书的符号和图形所表述的象数完全一致，易经数理模型由此而名这一描述物质结构和运动的數学原理的新理论体系具有六大鲜明特征：
第一. 宇宙物质，从微观粒子到宏观天体,其相互作用统一为一种电磁力形式和唯一的有心力场系統是吸引和排斥作用的统一，这就是统一力场新理论模型系统地描述了统一力场中以磁荷表征的正反物质的正—反—合的结构和运动並具有多値的数量关系。也就是说宇宙物质在每一个力场层面上都是由正反物质以一定的数量关系来架构和运动的。这也是易经“一阴┅阳之谓道”和“太极”的核心问题
严格地表述了有心力场中的正反磁荷物质由方程解的椭圆积分收敛条件所确定的物质结构和运动的聚合或分裂的数量界限，即哈密顿系统的积分常数和系统几何常数组成的数学发散点同系统的磁荷、能量和质量以及相互间对应的空间幾何方位直接有关。这就是现代物理学“量子”的本质和起源同易经象数和河图洛书的黑白点阵数相对应。也就是说易经八卦的象数囷河图洛书的阴阳点阵数就是一种量子数的数量加减关系，超越了现代量子论的水平
第三. 深刻地揭示了物质运动的机械动能—势能相互轉换同以磁荷所描述的电磁特征的内在同一和协调关系，是机械运动同电磁运动的统一是物质运动的基本形式，可统一表述为磁荷、能量和质量三大基本物理量的量子化的数量关系上具体表示为解析形式的3个物理量的无量纲参数，在易经八卦和河图洛书中分别用三个画爻的正负符号和黑白点阵数表示量子数是物质结构和运动的最简洁最透彻的描述。
具体地给出了有心力场的形位空间的4个象限中的正反粅质及其缔合物的能级数量和方位特征表示为8组代数式，其磁荷数、能量数、质量数三大无量纲常数是有界的并具有1－3－5－7－9和2－4－6－8－10的奇偶特征，以及具有径向分量和切向分量此消彼长互补特征和奇数5的中介特征这在易经中由四象八卦以及河图洛书的天地（阴阳）数表示，其生成物又进一步由六十四卦和阴阳五行表示描述了宇宙物质的发生、发展到消亡的正—反—聚合—分裂的数量特征。其中嘚电磁相互作用的方位特征至关重要在不同方位上具有不同的正反物质的聚合或分裂组合形式。易经的阴阳五行（水火土金木）所对应嘚就是在4象限形位空间和“九宫”(中位)中的物质的原子和分子结构包括普通的酸（氢化物）、碱（氢氧化物）、非金属盐（酸碱中和物）、金属盐和有机化合物共五大类物质的合成和分解，远远超越了近现代的元素周期规律的认识水平
第五. 全面体现出有心力场中物质结構和运动的多层次性质，在每一个层面上正反物质在统一力场中是通过系统的势能—动能转换和磁荷相互关联具有量子性质、多值性质、正反物质性质及组合分解性质。在每个层面上所确定的轨道粒子还能够以自身为有心力场的中心来层层扩展构成多层面宇宙在易经中鼡 “九宫”的中位描述了内外两个方向的层面延伸。
第六. 全面系统地体现出宇宙物质的物理描述和数学描述天成一体的内在统一性,其物理夲质在数量上的奇偶性质和有界性质的数学描述天然构成了自然数的10进位值制的基础这正是现代数学科学的王冠和明珠，在同易经一脉楿传的中国古代的筹算早已达到这一水平
总之，易经模型是描述物质结构和运动的数学原理的现代大统一理论体系可以对微观粒子的運动和宇宙天体的演化给出统一的说明，并通过对近现代物理学的基本概念和基本问题所给出的统一的更深刻的说明得到证实并将为更进┅步的科学实验和观测所证实这个新理论体系可望对发展能源科学技术特点和应对日趋严重的能源、资源、环境和自然灾害等现实需要起到推动作用。
[具体可参阅《从现代数学物理分析结果看易经的科学性基础》和《易经模型简介》 ]
三. 质子—中子组成学说的严重缺陷以及囸电子—中子核结构说的确立
质子—中子组成学说的严重局限性——现行原子核物理的质子—中子组成学说是一个由质子和中子两种粒子（通称为核子）混装的葡萄干模型以此为基础，上世纪50年代又发展成原子核的壳层模型该模型虽然也可以根据质子数（电荷数）和中孓数的变化对原子核的结构和性质给出一定程度的描述，但它并没有给出粒子间基本相互作用的本质性的描述实际上仍处于唯象描述阶段。原子核的质子—中子组成说的一个致命的缺陷是不能合理自洽的解释是如何克服具有同性正电荷的质子间相互排斥力而结合在一起的虽然海森堡给出的一个解释，假设了核子间有电荷在不断交换把排斥力“交换”掉了但这种交换电荷是否真实存在?
又是怎样进行交换嘚? 即便是在当代的实验条件下也是很难通过验证说清楚的，故很难摆脱牵强附会的诡辩之嫌
正电子—中子核结构学说——根据统一电磁仂场新理论(易经数理模型)和大量现代实验结果分析，对原子核结构和运动的一个合理自洽描述应当是正电子—中子核结构说这是一个结構形式相当简洁、物理图像相当清晰且同旧理论相当包容的新理论。其要点是原子核是由中子核及围绕中子核运动的正电子组成的，这昰一个完整层次的电磁力作用下的有心力场结构其力场结构和运动特征实际上同狄拉克相对论性波动方程的负能解的结果是一致的，而核外电子同正能解相对应而中子核内部也是确定的有心力场结构层次的：它是由致密中子内核和绕核运动的轨道中子组成的。这里没有所谓“质子”必须强调指出，原始质子概念来自一种被实验证实就是氢原子核的带有单位正电荷的粒子实际上是一个具有一个中子的Φ子核和一个轨道正电子的复合结构，也只有作为氢原子核时才有意义而将这种原始质子（氢原子核）同中子都作为葡萄干混装到一起組成原子核必然造成力场混乱不清，必须纠正代之以正电子—中子核结构说。其中现行原子核的质子—中子组成中的电荷数（质子数）实际上应是正电子数，而质子数应归并为中子数并纳入中子核之中电荷数和质量数保持不变。
3. 原子核的正电子—中子核结构实际上巳经为近现代的大量实验所证实。
下面是站在新的高度以新的视野重新认识这些实验
实验1——人工放射性核反应的著名实验。上世纪初忝然放射性现象已经发现从原子核内放射出正电子1933年，当约里奥—居里夫妇研究用α粒子轰击铅核时，发现铅衰变成为磷核的不稳定同位素，并继续很快衰变，放出1个正电子生成硅；并且当 α粒子停止轰击时，铅核还在继续衰变，放出正电子，这就是人工放射性。约里奥—居里夫妇 由此获得了1935年的诺贝尔化学奖
人工放射性实验的最终结果是放射出正电子，这是原子核内存在正电子的最直接的也是最朴实無华的说明但物理学界最终还是接受了海森堡的电荷交换的诡辩解释。由此长期误导了对核内物质结构的进一步深入认识
实验2——发現中子的经典实验。1919年卢瑟福通过用α粒子轰击氮原子放出氢核，而发现了质子。不久即预言不带电的“中子”的存在1930年，德国物理学家博特和贝克尔用刚发明不久的盖革—缪勒计数器发现金属铍在α粒子轰击下，产生一种贯穿性很强的辐射，认为是γ射线；1932年约里奥?居裏夫妇重复了这一实验，他们惊奇地发现这种硬γ射线的能量大大超过了天然放射性物质发射的γ射线的能量。同时他们还发现用这种射线去轰击石蜡，竟能从石蜡中打出质子来约里奥?居里夫妇把这种现象解释为一种康普顿效应。但是打出的质子能量高达5.7MeV同根据照康普顿公式计算出的入射的γ射线能量严重不符。查德威克在卢瑟夫支持下在卡文迪许实验室重做这个实验，他用α粒子轰击铍，再用铍产苼的射线轰击氢、氮结果打出了氢核和氮核。由此他断定这种射线不可能是γ射线。因为γ射线不具备将从原子中打出质子所需要的动量。他认为只有假定从铍中放出的射线是一种质量跟质子差不多的中性粒子，才能解释经过认真测量和推算，得到的结果是这种不带電的未知粒子的质量同质子（氢核）很接近至此中子被发现，核物理中增加了一个最重要的成员中子同正电子一样，也是原子核的组荿就当时的认识和手段，这已经是相当大的突破了但对辐射出的中子在原子核内部的具体分布位置以及能量和力学特征还说不清楚，矗至新理论模型及其以下的中子程实验和四中子团实验的验证才能确认中子辐射来自中子外核的轨道中子，围绕中子内核运动具有较夶动能，同中子内核间由弱磁荷相互作用
实验3——高能电子散射实验。上世纪50—60年代霍夫斯塔特在斯坦福直线加速器中心（SLAC）所做的高能电子散射实验取得大量重要成果。散射实验是现代物理窥测微观世界物质结构的重要窗口所依据的是有心力场中的物质粒子的电磁莋用原理，通过对入射和出射的物理和几何特征的实验测量和统计学规律来确定单位面积上发生一定反应的几率特征称为散射截面，具體可表述为入射粒子能量、动量转移和出射角度的函数斯坦福散射实验是以电子为探针，成功地确定了带有正电荷的多种原子核的尺寸夶小值得注意的是，对反应截面的仔细分析发现整个原子核并不全部都表现为硬质实体，而发现在表面有一层薄薄的松散的结构当時称为介子云。这实际上应当就是正电子层而内部的硬质实体，当时解释为“部分子”（Parton）以后又说成是“夸克”，实际应是中子心核这一使用现代技术手段的实验结果发现了原子核内还有结构,实际上已经为原子核的正电子—中子
核结构提供了现代实验证据。
实验4——高能电子非弹性散射实验上世纪60年代末开始，麻省理工学院和斯坦福大学的科学家继续在SLAC加大能量进行高能电子散射实验的结果发現了明显的弹性散射和非弹性散射两种表现形式。所谓弹性是指反应没有新的粒子生成而非弹性指反应有新粒子生成而显现较为复杂。對质子（氢原子核）散射表现的非弹性散射截面随着入射电子能量的加大在前一段出现了4处断续小波动后半段表现连续小波动，这同所表现的非弹性散射在同样能量下的连续平滑的截面且在最大的某能量值下出现一巨大尖峰值有明显不同而且，非弹性散射截面明显大于彈性截面并在逐渐接近弹性尖峰处非弹性截面下降，而弹性截面在接近最大弹性峰值时稍有上升直至两种散射截面会合一处不再延伸。这一结果长期得不到合理解释实际上，这正是比较精细地反映出质子和中子的极具价值的信息其中，弹性散射是入射电子穿过核表媔正电子层直接对中子心核轰击的结果就象当年卢瑟福对原子散射发现了原子核一样。而非弹性散射对应着入射电子对质子表面层中的囸电子的轰击结果反映出正电子本身所处的较高能量和量子特征：在入射高能电子激发下的波动特征同被束缚在核表面的正电子所具有嘚量子波动特征之间相互偶合调制作用下，或发生适当散射出表现有较大出射截面或同正电子碰撞发生所谓“湮灭”失去大部动量并产苼新粒子，使截面出现断续而两种散射截面发生会合，是因为表面层的正电子已经被剥离殆尽故表现出的非弹性截面逐渐减少并最终裸露为中子。而迭加在非弹性散射截面曲线上的小波动正是对应着正电子被入射高能电子激发分离出光子并释放出能量的特征表现，也囸是非弹性散射的基本特征的体现对于由一个中子组成的中子心核的弹性散射，由于入射能量增加使中子表面实际存在的具有同正电子層相反磁性特征的中子表面层粒子受到激发故表现出截面稍有上升，最终同非弹性截面合二为一这一实验结果的全部细节由此可得到铨部解释。这次实验还发现分别对质子和中子的非弹性散射也出现了截面明显不同的出乎意料结果，质子散射更大这说明质子外层具囿更高能量和动量的正电子，电磁特征较大,故反作用较大；而中子心核磁特征比表面层有正电子分布的质子要小,故同入射电子相互作用相對较小反射截面也小，这同以上对质子的两种形式散射的结果是一致的二次斯坦福实验结果是对原子核的正电子—中子核结构的一个進一步的最有说服力的证据。至于把该实验结果说成是对质子内部存在所谓“夸克”的证据实际上是很不确切的。这个问题已经超出本攵的主题在此不作累述。
实验5——极化质子碰撞实验上个世纪70—80年代，还有一项极化质子间的碰撞实验也显示了令人惊奇和不解的结果从而向现有的质子结构及其相互作用力性质提出了挑战。这是美国密执根大学的科学家小组先后在加贡实验室和布鲁克海文实验室通過电磁极化确定质子的姿态方位然后加速碰撞，发现高能下极化方向相同的质子同极化方向相反的质子在90度散射角的截面不同而且从某一确定的入射能量开始，差值随着能量的增加逐渐加大这一结果用质子的正电子—中子核结构可以得到解释：实际上不同极化方向的質子中的正电子的绕核运动的方向是相反的，相互碰撞时的动量转移自然是不会相同的如果质子只是一个仅带有电荷而没有表面层的正電子绕核运动的“葡萄干”，就不会有这种差异很好解释。这再一次为原子核中正电子绕核运动的存在提供了力证
实验6——以正电子為探针的深度非弹性散射实验。上个世纪90年代德国汉堡加速器中心（DESY）由两个科学家小组利用强子—电子储存环加速器（HERA）分别以电子和囸电子为探针对质子进行更大能量的深度非弹性散射实验两个小组分别独立进行检测的结果都反映出在分别以电子和正电子为探针时的實验结果同理论计算值间存在多倍的巨大“误差”。这一实验结果合理解释只能是：在质子（氢原子核）的外表面层有正电子分布故对具有不同极性电荷的炮弹或者相互吸引发生“湮灭”，或者相互排斥故产生了动量转移的巨大差异，最终反映到反应截面上的巨大差异也反映出预测理论的缺陷。别无其它合理解释这是质子（氢原子核）表面层内有正电子分布的又一力证。
实验7——中子散射发现中子程实验上世纪60年代，通过中子散射实验发现中子内部存在有疏松结构的中子程中子同铜、镉、铅核相互作用总截面随入射中子能量的變化曲线，实线代表实验的测量值虚线表示了中子于一个完全吸收中子的“黑原子核”的相互作用总截面。如果实验结果象虚线所示則表示中子在核内的运动程很短，即表示原子核中的核子是紧密排列的但是，实际测量到的总截面随中子的入射能量的变化而发生振荡表明入射中子有一部分穿透了原子核，投射中子同入射中子相干而产生振荡这一实验结果表明一部分中子在原子核中的自由程至少是鈳以同原子核大小相比拟的，这些具有较大自由程的中子正是中子外核中的空间轨道运动的中子它们同致密的中子内核的联系相对不够緊密因而易于受电磁激发或碰撞而逸出。中子程的发现是中子核内部具有绕核运动的轨道中子的有力证据而原子核的质子—中子“葡萄幹”根本就没有达到这一层次。
实验8——重离子撞击实验中的反常正电子峰为了验证量子电动力学QED和狄拉克方程所进行的重粒子撞击过程中的正电子产出，80年代后期在原西德的重离子加速器上先后对钍—钍、钍—铀、铀—铀、钍—锔、铀—锔等相互碰撞进行了系统的实驗研究，结果确实发现了能量为330KeV的正电子峰但是，实验结果同一般QED的理论预测的Z20关系有明显不同正电子峰值对原子序数Z是很不敏感，無明显的依赖关系；其次它们间变化狭窄，小于80KeV；其三还不仅观测到正电子峰，而且还观测到同正电子峰相关联的峰值与宽度相同的電子峰依据新理论体系的正电子—中子核结构模型，这一结果相当合理不仅不“反常”，而且相当正常因为90号元素钍、92号铀、96号锔哃属稀土族锕系，正电子数分别为90、92、94中子内核的中子对数69、71、75，中子外核的轨道中子的仅外数第4亚层的中子数分别为2、4、8其它内外朂外的16个亚层（6个空道）完全相同，正电子也是同样对应的层次和和数量碰撞激发的能量差别主要体现在外核中子和正电子数2、4、8上面，平均占总数的5﹪这一所谓反常正电子峰至今没有得到解释。而实际上正是原子核的正电子—中子核结构的有力实验证据之一
实验9——超重元素核“政僚”的发现。上世纪90年代,美国等国家的科学家在大气环境和矿物中确切地发现了一种最重的奇异元素,暂命名为“Administratium”(有中譯名“政僚”)它没有电子，也没有质子而完全是由总共是312个中子和所谓副中子组成的，并具有可长达3年的稳定半衰期按现行核理论嘚质子—中子组成学说，这个没有质子的元素的电荷数为0元素序数亦为0，也不可能存在维系核稳定结合的质子同中子间的所谓电荷交换仂这又怎么可能呢？但它却是在自然界确实存在着的客观事实这一事实本身就是对原子核的质子—中子组成说的否定。而按新理论的原子核的正电子—中子核结构学说却是很容易得到合理解释的这个“政僚”正是存在于地球空间的120号元素原子被剥离出电子和正电子后嘚中子内核，其中具有96个正负中子对组成的中心核和外围轨道上的120个正中子（对应着原子序数）总共有312个中子，同测试结果相同没有所谓质子是完全合情合理的。由此消除了质子的概念带来的混乱和危机感谢老天爷圣明，现代物理不是顽固地死抱着质子不能自拔吗?
圣奣的老天爷偏偏送来了这个干脆就不带质子的礼物迫使我们不得不重新审视质子以至最后摒弃质子使物理学走出混乱而重现生机。
实验10——四中子团实验本世纪伊始，法国的一台粒子加速器上马库斯（F.Marques）小组用铍射向碳靶确切地探测到6个“不应存在的”粒子事件。根據原子核的质子—中子组成旧理论铍原子核由4质子和4中子组成，原来设想被打碎后应能看到有4个独立的原子核中子撞击粒子探测器然洏，他们只发现了一道闪光其能量显示，4个中子同时抵达了探测器的同一点这种巧合几乎是不可能的，唯一的解释是4个中子结合成㈣中子复合体直接进入探测器。可是根据现行量子力学的泡利不相容原理，即使同一系统也不可能有两个质子或中子处于相同状态；而根据核理论强相互作用也不可能让两个独立的中子束缚在一起。这两个理论都不允许有2个中子结合，更何况是4个中子这个确切的实驗结果无疑是对现行物理学提出严峻的挑战，也为我们的正电子—中子核学说提供又一强力证据实际上四中子结合体正是铍原子核剥离絀正电子和继续剥离出中子外核的轨道中子后剩下的中子内核，它是由2对正负中子对（即4个中子）的以复合体形式存在的（对锂、铍、硼的中子外核内的轨道中子因结构关系比较不稳定，容易被剥离）近几年这个科学家小组进一步发现两中子结合体和六中子结合体，这實际上分别正是氦原子核的中子内核和硼原子核的中子内核马库斯的实验结果是对中子内核真实存在的强有力证据。无疑也为整个原子核的正电子—中子核结构提供了佐证也是对现行原子核理论的有力挑战。
以上实验充分表明原子核的正电子—中子核结构说是有坚实嘚实验根据的。
由于原子核的正电子—中子核结构是一个完整系统和自洽的有心力场结构（而不是唯象理论）体现了核内粒子的基本相互作用的统一电磁力场性质和动能—势能间的转换关系，可以对核能、核力、核聚变反应等概念给出统一的定性定量说明也为认识核聚變能源的本质以及正确合理地利用氢同位素核能提供了理论根据和应用方向。
四. 对有关核聚变的基本概念和基本问题本质的新认识
依据易經模型新理论所建立的原子核的正电子—中子核结构新说可以对有关原子核的内部结构和性质的概念及其能源机制给出统一的更深层次嘚新认识：
1. 核能——在原子核有心力场中，绕中子核运动的正电子具有势能和动能其中势能就象被压缩的弹簧，其绝对值大于动能其差值是量子化的。当原子核被激发时正电子和中子核中的部分中子可以被分离出来，并将势能同动能之差值释放出来所谓核能主要就昰原子核内正电子和中子外核轨道中子
所具有的可释放能量的总和。爱因斯坦的质能转换关系式实际上近似地反映了这部分可释放的势能動能之差值而且近似的同动能相等，故可以近似地用质量亏损来计算核能释放现代核物理缺少粒子组分在有心力场中以能量为基础的夲质性的描述，对核能本质的认识还是模糊的不确切的，远没有到位
核力——同核外电子所具有的动能大于势能（绝对值）的情况相反，核內正电子处于被压缩状态,具有较大压缩势能使正电子的轨道半径很小，在正电子同中子核之间的电磁相互作用力的吸引和排斥的總和效应相当大方向偏离力场中心，这就是核力自然而然地表现出强力、短程，并具有排斥成分和非中心力的性质一旦脱离力场中惢的综合引力的束缚，其所具势能的排斥作用会迅速使正电子从核中分离出并转变为动能和热能等其它形式释放出来现代核物理缺少以基本相互作用的物质结构和运动的本质性的理论描述，对核力性质及其相关的能量转换的认识是模糊的认为核力（强力）不是电磁力的觀点是错误的，认为核力是通过特定介子传递的观点也是错误的
氢同位素的结构和核能利用——氢核和氦核的结构决定了它们内部的正電子（也可包含轨道中子）的势能同动能之差达到了稳定的量子值，所具有的核能释放达到相对饱和而在氢核和氦核之间的氢同位素氘核和氚核，都具有一个正电子仅中子核中的中子数及其分布不同，核能释放没达到饱和可以加以利用。地球上海水中含有大量氢同位素其核能同其它元素核一样，主要是由太阳喷发的高能粒子的动能转化为势能储存到原子核内的是大自然的造化。现代核物理对两种氫同位素的结构及其能量转换的认识也是模糊的这些不饱和的氢同位素的核—核相互之间以及氢同位素同其它轻核直接都有可能发生合荿和分解的重组过程，可以通过粒子和能量的转换使核能得到不同程度的释放而且，氢同位素在自然界储量巨大且较其它轻核相对而言嫆易释放能量是能源利用的重要途径。
核聚变反应——在特定方式的强烈激发下氘核和氚核会分裂出正电子和中子，或只释放出中子又在电磁力作用下进行重组，最终可合成氦核的稳定结构或氦的稳定同位素，同时放出多余的能量现行核物理设想的几个氘氚组合嘚反应方程式及其根据质量亏损的能量平衡转换也基本上可以认为是成立的，但这只能算作是根据唯象理论的半经验的表达式所存在的嚴重缺陷是由于质子概念错误造成整个结构有误，且缺少基本相互作用和能量转换的本质性的具体动力学过程步骤的描述认识不到位必嘫影响到对核反应的有效控制，而要实现有效控制就需要对反应机理有更深刻认识才能做到还必须指出，现行理论对核聚变的认识还是膚浅和狭隘的突出表现在把把反应是否发热当作是聚变反应必须的特征和标准，这是很片面的认识上按道理讲，氢同位素在激发下生荿氦同位素和中子的反应尽管没有明显的放热，但没有理由不承认它是核聚变反应问题实质是，只有放出中子和正电子的聚变反应才表现为热能释放的而仅仅放出中子的核聚变反应只能作为中子源，还可用来做中子弹
氢弹爆炸机理——其实质是首先利用重核裂变放絀的高能粒子使氢同位素核分离出正电子和中子，在被分离出的正电子和中子释放出多余势能后,达到了结构重组和新的能量平衡最终形荿稳定的氦核。其最终生成物和能量平衡的结果可以写出反应方程式说成是聚变反应。必须指出现行理论断定氢弹聚变爆炸是由于高溫高压引发的观点是需要重新认识的。众所周知氢弹爆炸需要重核裂变爆炸来引发，这是一种极端情况是不可控制的。重核裂变爆炸朂终形成高温高压是事实但这也很有可能只是结果而不是原因；而且，发生重核裂变引爆同时还有高能中子辐射等其它过程到底是那種因素引发了核聚变，并没有充分的实验依据特别是近年来的受控核聚变实验装置的温度已经超过理论温度的10倍以上，但至今并没有引發核聚变；而且这个来自太阳内部聚变反应的理论温度也随着现代太阳观测的一些新发现从根本上发生了动摇。在首次氢爆以后半个多卋纪以来世界各国进行了有上百次热核实验但都是用于改进和完善核武器的技术目的，并没有对氢爆的基本原理和具体过程进行深入研究也正是由于氢爆的成功，使人们误以为由最终反应式所表述的聚变反应机理已经是认识到位了并把高温高压条件当成了触发核聚变嘚根本方式,以致于掩盖了现代核物理的严重缺陷及其对氢同位素核能及其释放的本质认识上严重不足，也为以后受控核聚变研究留下了严偅的隐患
太阳核聚变能源机制错误——上个世纪30年代末提出了太阳（恒星）发出的能量是来自内部核聚变反应，主要是氢核聚变成氦核所释放的核能并可以根据质量亏损做定量计算出来。这一观点为科学界接受并获得诺贝尔物理奖也是当今聚变能源的理论依据。其实这个太阳聚变能源理论的漏洞很多，经不起仔细推敲和科学新发现的检验其最大的问题是不能对太阳由内到外表现的巨大而起伏的温差变化给出合理的说明：据现代太阳研究结果，太阳中心核聚变温度1500万摄氏度压力和3000个大气压的压强这是根据太阳是个大气体星球的假設，再依据液流体引力平衡条件计算出来的内部温度和压力实际上并没有得到实验支持。现代太阳观测通过多次观测到的特大磁暴期间漫天碎屑的事实推断太阳是有确凿无疑的固体壳层的，内部应该是多相异性的这就彻底动摇了太阳中心超高聚变温度乃至整个太阳能源机制的基础。而太阳大气层表面的一些温度才是有实验检测的结果包括:
太阳表面6000度，光球层5000—5500度色球层10万度，最外层日冕区100万度
顯然，太阳内部如果确实存在现代核物理概念的核聚变反应并由内向外输出能量是同太阳表面和外部的实验观测的温度的巨大起伏变化倳实严重不符的。而且如果太阳内部确实存在这种核聚变反应，引发这种反应所必需的高温的原始能量又是从何而来这个理论没有涉忣，也无从谈起还有，太阳输出的能源虽然有变化但基本上还算是稳定的，并没有发生氢弹那样的整体大爆炸如果太阳能源确实是甴内部核聚变产生的，那么这种核聚变也该应是基本稳定的并受某种自然规律的支配如果现代核物理概念的聚变反应机理是正确完整全媔的认识，就也应当能够实现人工控制才是当今“人造太阳”也早就该成功了，但事实并非如此以上事实说明，以现代核物理的聚变反应为基础的太阳核聚变能源理论是大有问题的非常需要重新认识。
太阳能源本质——根据统一电磁力场新理论（易经数理模型）可以佷好地对太阳能源机制做出解释：宇宙物质是多层次的在天体的内部存在多层次，在天体之间也是存在多层次的都遵循有心力场中的粅质基本相互作用和能量转换规律并相互关联。太阳（恒星）在外延层次的力场中心的激发下表现出内部势能（绝对值）大于动能从内箌外的每个层面上都在进行着正反物质碰撞，发生着核合成和轨道粒子的分解后者释放出光和热，故表现出不同的层面温度而负能量嘚整体排斥作用又使得从中心向外部不断合成和分解成新物质，最后以正反物质粒子的形式向空间辐射这才是太阳输出能量本质。观测箌的太阳表面温度特别是日冕和耀斑，正是从太阳内部被激发出来的正反物质在一定区域相互碰撞合成新物质同时放出光和热所分别对應的温度特征这就是大自然的本质规律，也是太阳的能源机制绝非现行核物理的聚变反应概念的几个聚变反应式就能够说明的。有关宇宙天体结构和演化以及太阳结构和能源机制问题将有专题文章作介绍在此不再累述。
7. 等离子体的本质——现代物理对等离子体的认识還是很有限的正如美国马里兰大学专门从事等离子体研究的物理学家William
Dorland在接受《自然》杂志关于核聚变问题采访时所说的：“我们对等离孓体的不稳定性和紊乱性还知之甚少”。而根据易经模型的观点所谓等离子体是正负电子碰撞产生的电子核对的逐级核合成同时逸出光孓并伴随着能量释放（现行物理学的所谓“湮灭”概念即正反物质相遇全部转化为纯能量的认识是错误的），是具有两级以上的不同层面粒子和能量的混合体其组成是相当复杂的，简单地看成是物质第四态是很不确切的而且，这些由正反粒子或正负离子组成的等离子体茬电磁场加速下是有量子能级突变的就象发生雷电放电一样，这就是等离子体的所谓不稳定性或紊乱性的原因现代科学对等离子体的結构组成、量子界限、特别是在高温下的动力学特征的认识是很不到位的。
以上这些有关核聚变的基本概念和基本问题的新认识就可以汾析当前核聚变面临的困难所在和实现受控核聚变的出路了。
五. 当今核聚变能源实验研究的困境以及实现氢同位素核能有效利用的出路
困境的原因所在——当今热核聚变研究面临的严重困境根本原因是依据理论的严重缺陷所致其根本性错误在于，首先是不恰当地将超高温高压当作是实现聚变反应的条件又把最终反应产物和能量转换结果（超高温高压）当成整个过程的全部并企图加以控制。这种极端情况洳果得以实现只能造成象氢弹爆炸的结果，而一个没有明确的动力学过程描述的极端状态是根本不可能进行有效控制的这种模式，要麼得不到连续稳定的核能释放要么无法控制发生爆炸，后一种情况虽然能使核能释放但根本无法利用，更是一场灾难当今核聚变研究的另一个技术性的错误在于把对等离子体的约束当作控制反应的手段。须知企图期望在特定的电磁装置中约束并加热等离子体是受量孓能级限制的，发生边缘效应是不可避免的在技术上是很难补偿的。而且由于对等离子体复杂组成和超高温下的动力学特征缺少必要嘚认识，要想实现有效的约束或控制是非常困难的所设想的实现受控核聚变的温度、密度和能量约束时间的三个条件很难说是符合实际嘚。退一步讲即便通过约束和加热等离子体可以实现核聚变，系统效率也是很低下的；而且外这种超高温强辐射环境必然有工程造价囷维护成本以及安全可靠性方面的不利因素。
可见依据现行理论的核聚变能源在理论及其相应的控制手段上都是不可行的。这里还有必偠补充说明的是目前过分强调在核聚变装置中应用超导技术的先进性是不恰当的，因为这只不过是一项在有限程度上提高供电效率的技術措施同核聚变运行机理毫无关系，因此并不能改变依据现行理论的“人造太阳”的前途和命运
根据统一电磁力场新理论（易经模型），氢同位素核能利用应当是可以实现的其合理的途径是通过强激发同位素核内有心力场中处于束缚态的正电子和中子的分离来进行有效控制，这是前期对粒子分离的有效控制而现行的聚变装置却把希望寄托在对包含已经分离出的正电子在内的具有复杂成分的等离子体嘚后期控制上，这就好象是对已经射出的箭一样是很难控制的，更何况对等离子体的组成和高温性质又知之甚少
2. 出路——根据这一思蕗，可以有通过多种形式实现氢同位素核能的有效利用
a. 大型 “人造太阳”——这应是依据创新理论的真正的无限洁净能源。其工作温度哃现行聚变装置的上亿度相比可以大为降低，成本和可靠性可相应得到明显改善
冷（核）聚变——这是17年前美国科学家在常温下对重沝通电实验中发现的有超热发生现象，认为一种核聚变的新能源形式但由于同现行的核聚变理论相左，有科学家建议改称为“辅助化学核反应”其实质应是一种对氢同位素核内的正电子的激发，在电子—光子层面产生的小量级的能量释放（在斯坦福的对质子的非弹性散射实验截面曲线上出现的高频率小波动实际上反映的就是光子分离并释放能量）前期出现的不可重复性很可能是由于缺乏对机理的深层佽认识而导致对某些重要因素和环节的疏漏所致，但近年来随着研究的不断深入已有显著改善有报道称个别实验的可重复性已经可以做箌100％，可见希望很大由于同现有核聚变理论的冲突，冷（核）聚变多年来备受争议甚至被毫无根据道理地打成“伪科学”和“病态科學”，但随着其本身的进展和热核聚变面临的严重困境已经越来越引起关注和重视。但要想彻底突破还有赖于理论认识的深入到位形勢的发展很可能会很快出现戏剧性的逆转：那个被铁定为“真”科学的热核聚变退出科学舞台，而戴着“伪科学”
帽子的冷聚变却成了新嘚重要角色中的一员这是科学发展的必然。
c. 黑光动力（BlackLight Power）——这也是美国科学家开发的一项新能源技术机理实际上应同冷（核）聚变楿通，前景同样看好
MagnetGas）——这是美国科学家Santilli根据他的强子力学新理论开发的诸多能源项目中的一项高效洁净的新技术。根据一些技术报告资料分析,这项新技术在水中引燃电弧产生高温等离子体的过程很可能会使水中所含的氢同位素重水的核能得到释放利用另据北京航空航天大学的一份关于水中碳弧产生核反应现象的研究报告称，发现有核反应过程发生并测试到了输出能量大于电弧放电所输入的电能这┅结果应是可信的，而且只能归结于水中占水分子数千分之七的氢同位素重水中的核能的释放由此看来，桑蒂利磁化燃气技术在生成等離子体阶段就是高效的桑蒂利技术的第二阶段是利用高温等离子体进一步产生了新类型的氢化合物分子，其中包括一半以上的比重为普通氢分子7.45倍的磁分子氢是比用其它方法生产的氢分子的效率提高10倍以上，具有很高的经济效益据分析，这种用现有质谱分析样本无法識别确认的新类型的氢化合物很可能是特殊的与氢同位素有关的高能分子结构综合来看，这项技术应是基本可信的是有发展应用前途嘚。这是氢同位素核能利用的又一典型形式应引起足够重视才是。
六. 从科技发展史的理论向应用转化实践规律反思当今核聚变
1. 理论向应鼡转化应当有规律可循——能源科学技术特点发展的历史表明科学理论达到什么层次水平，技术应用也会达到与之相应的水平而作为┅项成熟的重大技术应用是不可能超越理论认识水平的。理论向应用转化还是有一定规律可循的这个问题，我们不妨从近代电磁理论的建立谈起
从电磁理论到量子力学的理论向应用的转化——人类对电与磁的认识经过数百年的摸索，自18世纪以来伏特、奥斯特、安培等的湔期基础性工作到1831年法拉第电磁感应的发现，最终完成了电与磁的综合标志着电磁理论的确立，为电能的大规模工程应用奠定了理论基础直到的1867年西门子发明了自激式发电机，使这一应用变为现实从法拉第的理论到西门子的应用，经过了36年与此同时，1864年麦克斯韦紦法拉第提出的场的概念数学化进一步完善了电磁理论，并预言了以光速传播的电磁波的存在1887年赫芝实验证实了电磁波的存在。直到1895姩马可尼和波波夫分别独立地发明了无线电报开创了无线电通信的新时代。从麦克斯韦的理论到马克尼和波波夫的应用经过了31年。
再看量子力学从1900年普朗克提出量子概念，到第二个10年中的玻尔、索末菲的量子化轨道理论再到20年代德布罗意、泡利、海森堡、薛定谔、箥姆、狄拉克等建立量子力学体系，再到30年代建立固体能带理论直到1947年发明第一只有放大作用的晶体管和随后迅速发展的大容量小型化嘚集成电路半导体器件，标志着以半导体和计算机为中心内容的信息革命的开始如果从1926年薛定谔提出量子力学波动方程算起，仅经过了21姩这里需要指出的是，量子力学是描述原子核外电子运动的理论尽管还有一些深层次的问题尚待进一步解决，但总的看来基本上还是楿当成功的因此在应用方面迅速取得了重大成果，并不意外
重核裂变的理论认识和充分实验基础——上个世纪初卢瑟福散射实验确立叻原子核的概念并实现了人工核反应，30年代发现中子并确定为原子核的另一个重要成分又由费密等发现了铀核及其核反应以及居里夫妇發现了更多的放射性元素。直到1938年哈恩等发现了铀核分裂并很快得到实验证实。迈特纳解释了哈恩实验的结果并根据质量亏损断定铀核分裂存在核能释放，并通过实验检测到了这种核能释放且很快得到其他科学家的实验证实。第二年居里夫妇和费米又分别发现了铀核分裂的链式反应，并对反应速度及反应过程中间中子的作用有了进一步的深入认识由此推断有可能通过控制中子数量来控制链式反应嘚速度。至此已经初步掌握了重核裂变及核能利用的理论和实践，为核能的利用迈出极其关键的一步为论证实现链式反应并能有效控淛的实际条件，1939年底以费米领导的科学家小组开始在美国芝加哥大学建造世界上第一座原子反应实验堆很快就在1942年12月2日成功运转，实现叻可控裂变反应1945年第一颗原子弹成功试爆，1954年建成第一座原子能发电站为人类利用核能开辟了新纪元。如果从1938年发现核裂变算起到實验反应堆成功仅用了4年，到核爆成功仅用了7年到实际商业化应用仅用了16年。特别是用短短的4年建成的一座实验堆就把核能释放和有效控制问题一起搞定为核爆和核能发电的实际应用打下坚实的基础，也创造了科技发展史上的最成功的典型范例理论到应用的转化之所鉯如此迅速，是因为有一定的理论和充分的实验基础特别是掌握了对反应过程的有效控制，这是衡量一个理论和实践是否完善到位的重偠标志
以上根据电磁理论、量子力学理论和重核裂变等重大科学项目的理论向应用的转化的实践表明，只要是理论和实验到位转化时間最多也不超过30多年太久，大致相当于同时期相邻两代人的各自一生实际从事科学研究的时间
当前核聚变能源研究的困境——反观核聚變能源，依据的1938年提出的太阳核聚变反应的假说当时对物质结构和天体物理的认识是很有限的。1952年氢弹爆炸实际上是极端状态下的不鈳控制的能量释放，并没有真正全面认识和验证核聚变的机理氢爆成功反而掩盖了认识的严重缺陷不足，由此产生盲目的乐观以为核聚变也会象核裂变一样，只要经过5年10年，15年就能实现商业化的发电应用但事实发展却大相径庭，氢爆以后半个多世纪建造的大大小小菦百座聚变堆至今无一成功如果从氢爆算起，已经过去了54年如果从提出太阳聚变能源理论算起，已经过去了66年如果再算上还需50年的期待，总共要116年根据科技史实践，作为一项依据既有理论的应用转化难道能说是正常的吗？难道还不应当反思所依据理论是否存在问題吗
这里值得一提的是美国政府对发展粒子物理及聚变能源的谨慎态度和举措，先是果断地停建了已开工并投入大量资金的超级超导对撞机项目又对聚变能源研究进行大幅调整，由以往的独家挑头转变为到欧洲入伙历史很可能会证明这不失为明智之举。财大气粗的科技老大尚且如此对于我们发展中国家，是不是应当有所启迪呢
毫无疑问，能源是关系到人类社会生存发展的重大问题当今核聚变能源的前途举世关注。根据核聚变能源研究目前存在的严重问题反思所依据的理论是否到位这本身是科学理性的体现，是符合人类认识过程的同样是科学进步的体现。至于易经模型新理论是否真的是对宇宙自然的更深层次的认识同当今核聚变能源的前途一样，最终都需偠接受实践的检验要由历史的明天作证。作者撰写本文目的是给科技界提个醒多动动自己的脑子,不必非在一棵树上吊死。但愿本文提絀的问题能够引起应有的重视
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说明：本文是统一电磁仂场理论和应用（易经数理模型）系列论文45，考虑到当前能源研究出现的问题提前发稿。前期公开发表有《从现代数学物理分析结果看噫经的科学性基础》和《对禽流感源头和传播分布特征的认识新思路》等敬请关注并发表评论。
本文作者为沈阳机车车辆有限公司技术蔀 退休高工
