加热的意义｜混乱博物馆_风闻

如果说我们这个物种在行为上有什么特殊之处，“会使用火”一定是最重要的那一类。

火是燃烧释放的化学能，他给我们提供了剧烈的能量，但我们显然并不满足于几百摄氏度的普通火焰，我们还想要更热。

经过数千年的突破，时至今日，我们创造的巨大能量已经可以一探宇宙的本源。

－文字稿－

已知最早的篝火灰烬出现于100万年前的南非的奇迹洞（Wonderwerk Cave），属于当时的直立人——熟食更加卫生也更加容易消化，拓宽了我们的食谱；火焰也营造了光明和温暖，直立人、尼安德特人和智人等人属物种因此适应了黑暗寒冷的时空，占领了整个世界。

篝火可以达到900℃以上，足以让粘土中的硅铝酸盐失去结合水并重新结晶，变成坚硬致密的陶——我们这个物种早在2万年前就开始制作陶容器：有了可以加热液体食物的炊具，炖煮食物从此出现在人类的食谱上，显著提高了食物的利用率，而且让女性可以用流食喂养婴幼儿，大幅提高了新生儿的存活率，增加了整个社会的劳动力。

如果把木柴装在通风的炉中，1100℃的火焰就超过了铜、锡和铅的熔点——冶金是人类进入文明的标志，这率先发生在新月沃地的两盒流域和古埃及，青铜工艺连同西亚人驯化的小麦、大麦、绵羊、黄牛、家马一起向着周围传播，最终抵达了远东，成为旧大陆一切文明的共同财富。

正如往期节目讲述过的，含碳的铁要到1400℃以上才能融化，纯铁的熔点更高达1538℃——只有先将木柴烧成木炭，再配合有鼓风机的高炉才能将其熔化——这项技术最早出现于公元前的中国，但直到1709年英国人解决煤炭脱硫问题，1784年瓦特将蒸汽机用于高炉鼓风，钢铁工业才真正地蓬勃发展起来。

焦炭高炉可以达到2000℃，要在开放环境中获得2500℃以上的高温，我们就需要新的燃料了：氢氧焰能产生2570℃以上高温，产生透明到淡蓝色的烈焰，而且氢的密度极低，因此常用于航空火箭；而全球20%的乙炔都用于热切割，它在氧气中燃烧的温度可达3330℃，足以融化任何常用的金属。除此之外，二氰乙炔在氧气中燃烧则达到了化学反应的极限高温，4990 °C，常压下足以熔化所有已知物质。

如果离开了化学反应的局限，人造高温的就走入了开阔的新天地：空气是良好的绝缘体，但在30KV/cm的巨大的电压下也将被雪崩击穿，成为导电的等离子体，一缕炽热的电弧。

基于这一原理，即便最廉价的手工电弧焊也可以轻松达到6000℃，将焊接用的钢材瞬间熔化甚至汽化；而等离子电弧焊集束喷出的热焰少说有28000℃，比闪电的温度还高，常压下可以汽化8光年内的一切物质。

与此同时，人类在战争中实现了更可怕的超高温：1945年8月6日到9日，两颗原子弹投放在长崎和广岛上空，它们的核心温度在100万到500万℃之间，连同爆炸产生的冲击波与核辐射，共造成60万人丧命。

10年内，1954年3月1日，第一颗实战氢弹“喝彩城堡”又在比基尼环礁爆炸成功，它有15000万吨当量，中心温度达到3.5亿℃，创造了太阳系内有史以来最高的温度。巨大的蘑菇云在1秒钟之内就冲上了7.2公里的对流层顶，在10分钟后又冲上的40公里的平流层顶，18000平方公里的太平洋海域生灵涂炭，比基尼环礁的原住民至今无以为生。

核武器巨大的威力来自原子核内由强相互作用禁锢的巨大势能，1957年，第一代裂变核电站投入运营，开始将它用于和平的事业——但直到今日，可控热核聚变都仅停留在理论阶段，因为我们难以约束核聚变必须的上亿度高温。激光脉冲聚焦后产生惯性约束是一个热门的候选方案，为此，美国的桑迪亚国家实验室开发了世界上最强大的高频电磁波发生器，Z脉冲功率设施，可以制造20亿℃的超级高温，达到了大质量恒星濒死时的核心温度。

但这远非人类所能创造的最高温度：美国原子能委员会的布鲁克黑文国家实验室拥有人类唯一的自旋极化质子对撞设备，相对论重离子对撞机。它能将周期表上的任意原子核加速到相对论速度，对撞产生的能量相当于1万亿℃的黑体辐射，达到中子星融合时的极限温度的3倍。

而高能物理的圣地、集全人类智慧之大成、万维网的诞生地、迄今最大的粒子物理实验室，欧洲核子研究中心，拥有一台可怕的大型强子对撞机，它在寻找希格斯玻色子这样的艰巨任务中产生的局部能量相当于10万亿℃的黑体辐射，或者说宇宙大爆炸后万分之一秒时的温度。

然而这样的温度对于物理学的野心来说仍然太低了——要验证弦论，我们至少还要把单个粒子的能量再提高15个数量级。

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