加熱的意義｜混亂博物館_風聞

如果説我們這個物種在行為上有什麼特殊之處，“會使用火”一定是最重要的那一類。

火是燃燒釋放的化學能，他給我們提供了劇烈的能量，但我們顯然並不滿足於幾百攝氏度的普通火焰，我們還想要更熱。

經過數千年的突破，時至今日，我們創造的巨大能量已經可以一探宇宙的本源。

－文字稿－

已知最早的篝火灰燼出現於100萬年前的南非的奇蹟洞（Wonderwerk Cave），屬於當時的直立人——熟食更加衞生也更加容易消化，拓寬了我們的食譜；火焰也營造了光明和温暖，直立人、尼安德特人和智人等人屬物種因此適應了黑暗寒冷的時空，佔領了整個世界。

篝火可以達到900℃以上，足以讓粘土中的硅鋁酸鹽失去結合水並重新結晶，變成堅硬緻密的陶——我們這個物種早在2萬年前就開始製作陶容器：有了可以加熱液體食物的炊具，燉煮食物從此出現在人類的食譜上，顯著提高了食物的利用率，而且讓女性可以用流食餵養嬰幼兒，大幅提高了新生兒的存活率，增加了整個社會的勞動力。

如果把木柴裝在通風的爐中，1100℃的火焰就超過了銅、錫和鉛的熔點——冶金是人類進入文明的標誌，這率先發生在新月沃地的兩盒流域和古埃及，青銅工藝連同西亞人馴化的小麥、大麥、綿羊、黃牛、家馬一起向着周圍傳播，最終抵達了遠東，成為舊大陸一切文明的共同財富。

正如往期節目講述過的，含碳的鐵要到1400℃以上才能融化，純鐵的熔點更高達1538℃——只有先將木柴燒成木炭，再配合有鼓風機的高爐才能將其熔化——這項技術最早出現於公元前的中國，但直到1709年英國人解決煤炭脱硫問題，1784年瓦特將蒸汽機用於高爐鼓風，鋼鐵工業才真正地蓬勃發展起來。

焦炭高爐可以達到2000℃，要在開放環境中獲得2500℃以上的高温，我們就需要新的燃料了：氫氧焰能產生2570℃以上高温，產生透明到淡藍色的烈焰，而且氫的密度極低，因此常用於航空火箭；而全球20%的乙炔都用於熱切割，它在氧氣中燃燒的温度可達3330℃，足以融化任何常用的金屬。除此之外，二氰乙炔在氧氣中燃燒則達到了化學反應的極限高温，4990 °C，常壓下足以熔化所有已知物質。

如果離開了化學反應的侷限，人造高温的就走入了開闊的新天地：空氣是良好的絕緣體，但在30KV/cm的巨大的電壓下也將被雪崩擊穿，成為導電的等離子體，一縷熾熱的電弧。

基於這一原理，即便最廉價的手工電弧焊也可以輕鬆達到6000℃，將焊接用的鋼材瞬間熔化甚至汽化；而等離子電弧焊集束噴出的熱焰少説有28000℃，比閃電的温度還高，常壓下可以汽化8光年內的一切物質。

與此同時，人類在戰爭中實現了更可怕的超高温：1945年8月6日到9日，兩顆原子彈投放在長崎和廣島上空，它們的核心温度在100萬到500萬℃之間，連同爆炸產生的衝擊波與核輻射，共造成60萬人喪命。

10年內，1954年3月1日，第一顆實戰氫彈“喝彩城堡”又在比基尼環礁爆炸成功，它有15000萬噸當量，中心温度達到3.5億℃，創造了太陽系內有史以來最高的温度。巨大的蘑菇雲在1秒鐘之內就衝上了7.2公里的對流層頂，在10分鐘後又衝上的40公里的平流層頂，18000平方公里的太平洋海域生靈塗炭，比基尼環礁的原住民至今無以為生。

核武器巨大的威力來自原子核內由強相互作用禁錮的巨大勢能，1957年，第一代裂變核電站投入運營，開始將它用於和平的事業——但直到今日，可控熱核聚變都僅停留在理論階段，因為我們難以約束核聚變必須的上億度高温。激光脈衝聚焦後產生慣性約束是一個熱門的候選方案，為此，美國的桑迪亞國家實驗室開發了世界上最強大的高頻電磁波發生器，Z脈衝功率設施，可以製造20億℃的超級高温，達到了大質量恆星瀕死時的核心温度。

但這遠非人類所能創造的最高温度：美國原子能委員會的布魯克黑文國家實驗室擁有人類唯一的自旋極化質子對撞設備，相對論重離子對撞機。它能將週期表上的任意原子核加速到相對論速度，對撞產生的能量相當於1萬億℃的黑體輻射，達到中子星融合時的極限温度的3倍。

而高能物理的聖地、集全人類智慧之大成、萬維網的誕生地、迄今最大的粒子物理實驗室，歐洲核子研究中心，擁有一台可怕的大型強子對撞機，它在尋找希格斯玻色子這樣的艱鉅任務中產生的局部能量相當於10萬億℃的黑體輻射，或者説宇宙大爆炸後萬分之一秒時的温度。

然而這樣的温度對於物理學的野心來説仍然太低了——要驗證弦論，我們至少還要把單個粒子的能量再提高15個數量級。

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