以核电为代表的新能源

当人们意识到利用煤和其他不可再生资源作为原材料来提供动力的缺点时，科学的发展就发现了核能。核能克服了前者的缺点，是一种具有强大生命力的新事物。核能的发现和利用反映了科学对人类越来越重要，在一定程度上是人类科学发展的结晶。

当时间到了19世纪末，牛顿的经典物理学进入了全盛时期。这样一个伟大的时期在科学史上是前所未有的，也可能是最后一个。1895年，威廉·康拉德·伦琴发现了x光，当时几乎所有人都认为物理系统足够完美，不需要更多的研究。1896年，贝克雷尔发现了铀的辐射。1897年，玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里研究了放射性，发现了更多的放射性元素:钍、钋和镭。1897年，在研究了阴极射线之后，约瑟夫·约翰·汤姆森认为这是一股带负电的粒子流，于是发现了电子。1899年，欧内斯特·卢瑟福发现了元素的嬗变。如此多的新发现一个接一个涌现出来，以至于在那个时候令人眼花缭乱。每个人都开始感到一种不安，好像有什么重要的事情即将发生。

1900年4月27日，在伦敦的皇家学会(阿尔伯马尔街)，著名的欧洲科学家都来到这里聆听开尔文勋爵的演讲，他是一位德高望重、倔强的老人。开尔文的演讲被称为“19世纪热和光动力理论的乌云”当时，他76岁，白发苍苍。他以独特的爱尔兰口音开始了他的演讲。他的第一句话是这样的:“动力学理论断言热和光都是运动的方式。但是现在，这一理论的美丽和清晰被两朵乌云遮住了。”(动态理论的美丽和清晰，这两个著名的乌云指的是经典物理学在光以太和麦克斯韦玻尔兹曼等能量分布理论中遇到的难题。更具体地说，它指的是人们在迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射研究中遇到的困难。物理学的建筑仍然屹立不倒，看起来是如此的雄伟和牢不可破，但是气氛突然变得极其凝重，一种来自即将到来的雨的压抑感正在人们的心中蔓延。新世纪即将到来。人们不知道会发生什么，历史会走向何方。望着地平线，人们可以隐约看到两朵小小的乌云，那么小而无足轻重。没有人知道他们即将带来一场风暴，将把旧世界的一切都抹去。然而，在暴风雨来临之前，让我们抬头再看一眼黄金时代的天空，这是我们最后的记忆。金色的光照在我们的脸上，把一切都变得神圣。在它的光辉下，古典物理学的建筑是如此雄伟和多彩，以至于让人想起神话中宙斯和奥林匹斯山上众神的永恒宫殿。谁会想到这惊人的壮丽是落日在这个庞大帝国的最后余晖。

当经典物理学的建筑正在崩溃时，量子力学取得了巨大的进步。1902年，玛丽·居里经过三年零九个月的艰苦工作，发现了放射性元素镭。1905年，爱因斯坦提出了质能转换公式。1914年，英国物理学家卢瑟福通过实验证实了氢原子核是一个正电荷单位，叫做质子。1935年，英国物理学家查德·威克发现了中子。1938年，德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。这些发现冲击了经典物理学的基础，奠定了量子力学的基础。爱因斯坦的质能方程意义重大。这是后来核能的理论基础。E=mc2，E代表能量，M代表质量，C代表光速常数。在经典力学中，质量和能量是相互独立的。但是在相对论力学中，能量和质量是可以互换的。质量-能量转换方程表明，质量很小就能产生巨大的能量。尽管奥托·哈恩为纳粹德国服务，但他也是一个和平爱好者。哈恩曾经说过，“我对你们物理学家的唯一希望是不要在任何时候制造铀炸弹。如果有一天希特勒得到这些武器，我会自杀。”哈恩拒绝让纳粹政权掌握原子能技术，并拒绝参与任何研究。他是第一个用中子轰击铀核产生裂变的科学家。爱因斯坦为原子弹和核能的使用奠定了理论基础。奥托·哈恩把它付诸实践。人工核裂变试验的成功是现代科学史上的一大突破。它开创了人类利用原子能的新时代，具有划时代的深远历史意义。[6]

当核能的科学论证达到一个更成熟的阶段时，核能的利用就逐渐发展起来了。核能用于两个方面，一个是制造原子弹，另一个是利用核能发电。1942年12月2日，芝加哥大学成功地启动了世界上第一个核反应堆。1945年8月6日和9日，美国在日本广岛和长崎投下两枚原子弹。1954年，苏联建造了世界上第一座核电站——奥布林斯克核电站。此后，人类开始将核能应用于军事、能源、工业、太空等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国家先后开展了核能应用前景研究。由于核能发电不像化石燃料那样造成空气污染，也不产生二氧化碳等温室气体，因此能量密度比化石燃料高数百万倍，所需燃料具有体积小、成本低、发电成本稳定等优点。现在，世界上许多国家都开始建造核电站，这将为人类提供巨大的能源。

尽管核能发电有许多优点，但它的缺点逐渐暴露出来。1986年4月26日凌晨1点23分(世界协调时+3)，乌克兰普里皮亚季附近的切尔诺贝利核电站第四反应堆发生爆炸。[7 .连续的爆炸引发了火灾，并向大气中释放了大量高能放射性物质，覆盖了大片区域。这场灾难释放的辐射剂量是二战期间广岛原子弹爆炸的400多倍。事故发生后的前3个月，爆炸造成31人死亡，随后的15年中，有6万至8万人死亡，1万人患有不同程度的辐射疾病，30公里范围内的1万多人*疏散。2011年3月，地震导致日本福岛县的两座核电站发生反应堆故障。其中，地震后第一核电站的一个反应堆发生异常，导致核蒸汽泄漏、3月12日的小爆炸或氢气爆炸。福岛核电站在技术上是一个单层循环沸水反应堆，冷却水直接引入海水，安全性无法保证。3月14日地震后发生了爆炸。上述两起核电站事故给当地居民带来了严重的灾难，给人们的心灵蒙上了阴影，开始使人们怀疑是否有必要建设核电站，并提醒各国*在使用核能的过程中要把安全放在首位。

与核电站事故相比，核武器的威胁对人类构成了更大的威胁。现在俄罗斯和美国拥有大量核武器，可以多次摧毁整个地球。与此同时，越来越多的国家拥有核武器或掌握了相应的技术，整个世界变得越来越危险。为了应对这一威胁，《不扩散核武器条约》于1968年7月1日在华盛顿、莫斯科和伦敦开放供签署，当时有59个国家签署了该条约。该条约的目的是防止核扩散，促进核裁军，并促进和平利用核能方面的国际合作。该条约于1970年3月生效。迄今为止，该条约已有186个缔约国。然而，该条约混合了更多的政治因素，经常成为国家间政治博弈的工具，偏离了其原意。当然，除了核能，还有新能源，如风能、太阳能和生物能源。随着科学技术的发展，它们逐渐被人类所认识和利用。

从人力资源的变化来看，人类社会发生了巨大的变化，从最初的人力——人力——到现在广泛使用的水力、热能和新兴能源。这正是人类理解和改造自然的过程。在不断认识自然的过程中，人类掌握了自然的规律，然后用这些规律改造自然。这是一个模拟人类体力的过程。在这个过程中，科学技术在改造自然中的作用和人类孜孜不倦的科学探索精神得到了充分的展示。这些都是人类宝贵的财富。

摘自清华出版社授权的《科学技术史与方法论》

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