以核电为代表的新能源
人类宝贵的财富。
当人们认识到以煤等不可再生资源为原料提供动力的缺点时，科学的发展发现了核能，核能克服了前者的不足，是一种具有强大生命力的新事物，核能的发现和利用体现了科学对人类越来越重要，是人类科学发展到一定程度的结晶。
当时间来到19世纪末期，牛顿开创的经典物理学进入了全盛时代，这样的伟大时期在科学史上是空前的，或许也是绝后的。当几乎所有人都认为物理学的体系已经足够完美而不需要人再做更多的研究的时候，1895 年，伦琴(Wilhelm Konrad Rontgen)发现了X射线。1896 年，贝克勒尔(Antoine Herni Becquerel)发现了铀元素的放射现象。1897 年，居里夫人(Marie Curie)和她的丈夫皮埃尔·居里研究了放射性，并发现了更多的放射性元素: 钍、钋、镭。1897 年，汤姆逊(Joseph John Thomson)在研究了阴极射线后认为它是一种带负电的粒子流，电子被发现了。1899 年，卢瑟福(Ernest Rutherford)发现了元素的嬗变现象。如此多的新发现接连涌现，令人一时间眼花缭乱。每个人都开始感觉到了一种不安，似乎有什么重大的事件即将发生。
1900年的4月27日，在伦敦阿尔伯马尔街皇家研究所(Royal Institution，Albemarle Street)，欧洲有名的科学家都赶到这里，聆听一位德高望重、以顽固出名的老人——开尔文男爵(Lord Kelvin)的发言。开尔文的这篇演讲名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》。当时已经76岁，白发苍苍的他用特有的爱尔兰口音开始了发言，他的第一段话是这么说的: “动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……”(The beauty and clearness of the dynamical theory，which asserts heat and light to be modes of motion，is at present obscured by two clouds.) 这两朵著名的乌云，分别指的是经典物理学在光以太和麦克斯韦－玻尔兹曼能量均分学说上遇到的难题。再具体一些，指的就是人们在迈克尔逊－莫雷实验和黑体辐射研究中的困境。物理学这座大厦依然耸立，看上去依然那么雄伟，那么牢不可破，但气氛却突然变得异常凝重起来，一种山雨欲来的压抑感觉在人们心中扩散。新的世纪很快就要来到，人们不知道即将发生什么，历史将要何去何从。眺望天边，人们隐约可以看到两朵小小的乌云，小得那样不起眼。没人知道，它们即将带来一场狂风暴雨，将旧世界的一切从大地上彻底抹去。但是，在暴风雨到来之前，还是让我们抬头再看一眼黄金时代的天空，作为最后的怀念。金色的光芒照耀在我们的脸上，把一切都染上了神圣的色彩。经典物理学的大厦在它的辉映下，是那样庄严雄伟，溢彩流光，令人不禁想起神话中宙斯和众神在奥林匹斯山上那亘古不变的宫殿。谁又会想到，这震撼人心的壮丽，却是斜阳投射在庞大帝国土地上最后的余晖。
在经典物理学的大厦摇摇欲坠的时候，量子力学取得了巨大的发展。1902年，居里夫人经过三年九个月的艰苦努力又发现了放射性元素镭，1905年，爱因斯坦提出质能转换公式，1914年，英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。1935年，英国物理学家查得威克发现了中子。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根基，建立了量子力学的基础。爱因斯坦质能方程的提出具有重大的意义，它是后来核能的理论基础，E=mc2，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速常量。在经典力学中，质量和能量之间是相互独立、没有关系的；但在相对论力学中，能量和质量是可互换的。质能转换方程说明了以很少的质量就可以产生巨大的能量。虽然奥拓·哈恩为纳粹德国服务，但是他同时也是一位和平爱好者，哈恩曾讲过这样的话: “我对你们物理学家们唯一的希望就是，任何时候也不要制造铀弹。如果有那么一天，希特勒得到了这类武器，我一定自杀。”哈恩不愿让纳粹政权掌握原子能技术，拒绝参与任何研究。他是第一个用中子轰击铀原子核，使之产生裂变的科学家。爱因斯坦为原子弹和核能的利用奠定了理论基础，奥托·哈恩将它付诸实践，人工核裂变的试验成功，是近代科学史上的一项伟大突破，它开创了人类利用原子能的新纪元，具有划时代的深远历史意义。［6］
当核能的科学论证意见到了比较成熟的地步，核能的利用也逐渐开展起来，核能被用在两个方面，一是制造原子弹，二是利用核能发电。1942年12月2日，美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。1945年8月6日和9日，美国将两颗原子弹先后投在日本的广岛和长崎。1954年，苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。之后人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。由于核能发电不会像化石燃料造成大气污染，不会产生二氧化碳等温室气体，能源密度比化石燃料高几百万倍，所需燃料具有体积小，费用低，发电成本稳定等优点，所以现在世界上很多国家都开始兴建核能发电站，核能将为人类提供巨大的能源动力。
虽然核能发电拥有众多优点，但核能发电的缺点也逐渐暴露出来。1986年4月26日凌晨1点23分(UTC+3)，乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生爆炸。［7］。连续的爆炸引发了大火并散发出大量高能辐射物质到大气层中，这些放射性尘埃涵盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上。此次爆炸导致事故后的前3个月内有31人死亡，之后15年内有6～8万人死亡，1万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30km地区的1万多民众被迫疏散。2011年3月，地震导致日本福岛县两座核电站反应堆发生故障，其中，第一核电站中一座反应堆震后发生异常导致核蒸汽泄漏，3月12日发生小规模爆炸，或因氢气爆炸所致。福岛核电站在技术上是单层循环沸水堆，冷却水直接引入海水，安全性无法保障。3月14日地震后发生爆炸。以上两起核电站事故都给当地居民带来了严重的灾难，给人们心里蒙上了一层阴影，开始让人们怀疑是否有建核电站的必要，同时也提醒各个国家政府在利用核能的过程中必须把安全放在首位。
与核电站事故相比，给人们带来更大威胁的是来自核能武器的威胁，现在俄罗斯和美国掌握着大量可以摧毁整个地球很多遍的核武器，与此同时，越来越多的国家已经拥有核武器或者已掌握了相应技术，整个世界变得越来越危险。为应对此威胁，1968年7月1日《不扩散核武器条约》分别在华盛顿、莫斯科、伦敦开放签字，当时有59个国家签约加入。该条约的宗旨是防止核扩散，推动核裁军和促进和平利用核能的国际合作。1970年3月该条约正式生效。截至目前，条约缔约国共有186个。但是这条约掺杂较多政治因素，往往成为国家间政治博弈的工具，而偏离其本身原有的意义。当然，除了核能之外还有风能、太阳能、生物能源等新兴能源，随着科学技术的发展，也渐渐地为人类所认知所利用。
纵观人类动力来源的变化，由最开始人类自身的动力——人力，到现在已经被广泛使用的水电、火电和新兴能源作为动力，人类社会发生了巨大变化，这正是一个人类认识自然、改造自然的过程。人类在不断地认识自然的过程中，掌握了大自然的规律，进而利用这些规律改造大自然。这是一个对人类体力进行模拟的过程，在这个过程中，充分表现了科学与技术对人类改造自然的作用，以及人类孜孜不倦的科学探索精神，这些都是人类宝贵的财富。
摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载
