奥本海默

给化学正名了。

在通篇都是quantum physics/quantum mechanics的情况下——

“你怎么能在graduate chemistry课上教这些呢？”

图文无关

p.s. 什么时候能看见拍费米也弄这么多资源啊，那一定是一个有趣的时代。

p.p.s. 凑140字真的好难。

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基本假设：冲击波是球面波，爆炸中心是该球面波的球心

数据：爆炸火球半径R的时序照片R(t)

量纲分析：

（1） 相关物理量：能量E，时间t，介质密度D，火球半径R

（2） 基本单位：

(a) L 长度量纲

(b) T 时间量纲

(c) M 质量量纲

（3） 量纲列表：

(a) [R] = L

(b) [E] = ML^2/T^2

(c) [t] = T

(d) [D] = M/L^3

假设：

[R] = [E]^x [D]^y [t]^z

由量纲列表知：

L = M^{x+y} L^{2x-3y} T^{-2x+z}

比较等式两边指数可得方程组：

x + y = 0

2x – 3y = 1

z – 2x = 0

解之可得：

x = 1/5, y = -1/5, z = 2/5

代入假设可得

R = C * E^{1/5} D^{-1/5} t^{2/5}

其中C是待定常数，作为数量级估计，暂作1. 为求所释放能量，由上式求解E：

E = R^5 D / t^2

根据照片数据：

R(t = 0.006s) = 80m

并取空气密度D = 1.2kg/m^3; 1克TNT = 4e+10 ergs，可得：

E ～25000 吨TNT

参考：

[1] Taylor G, The Formation of a Blast Wave by a Very Intense Explosion: I. Theoretical Discussion. Proc. R. Soc. Lond. A201, 159–174 (http://www-astro.physics.ox.ac.uk/~garret/teaching/taylor1.pdf)

[2] Taylor G, The Formation of a Blast Wave by a Very Intense Explosion. II. The Atomic Explosion of 1945. Proc. R. Soc. Lond. A201 175–186 (http://www-astro.physics.ox.ac.uk/~garret/teaching/taylor2.pdf)

第一篇：原子弹和核裂变核电站

军用原子能1.0：原子弹研发和应用

德国

前期理论研究：德国物理学家的爱因斯坦发表质能转化的理论.1905年

实验验证理论：德国物理家莉泽·迈特纳和弗里施进行铀原子中子轰击实验，证实质能转化的理论，实现实验室级核裂变.1938年

国家实施工程：德国进行核弹研制.1939-1945年

美国

前期事件影响：珍珠港事件.1941年

美国二战参战：曼哈顿计划开始.1941年

奥本海默 (2023)

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2023 / 美国 英国 / 剧情 传记 历史 / 克里斯托弗·诺兰 / 基里安·墨菲 艾米莉·布朗特

《奥本海默》电影拍摄的剧情

代号“三位一体（Trinity）”实验原子弹试爆成功. 1945年

代号“小男孩（Little Boy）”实战原子弹实战爆炸成功.1945年

民用原子能1.0：核电站研发和应用

1951年，美国实验级核电站成功

1954年，苏联商业级核电站成功

历时15年时间（1939-1954年），从首次核裂变，到首个商业核反应堆成功，人类驯服了超越人类想象的核裂变能量。

第二篇：氢弹和核聚变核电站

军用原子能2.0：氢弹研发和应用

首先发现核聚变的科学家，不是传统意义上的核科学家，也不是物理学家，而是天文学家。

天文学家观察发现太阳的天体活动，进而研究其发光发热原理，直接和间接发现核聚变。

围绕核聚变如何在地球上实现，一个有效的可以照抄的作业，就是太阳内部怎么进行核聚变反应的，那么就按照自然太阳的环境，来进行模拟环境的搭设，研究和实验。

之前核聚变研究一直停滞不前的原因就是：太阳的内部核心温度约在2000万摄氏度。

由此可以推算出，想要实现人造核聚变反应的前提，至少要实现小太阳级别的上百万摄氏度的环境，以人类当时的技术条件根本不可能实现。

直到原子弹的爆炸成功，人们看到原子弹爆炸的光和热，人们都说，看到了地面上升起一个太阳。

自然而然的，利用原子弹爆炸形成的高温，从而很快就实现了实验室级的核聚变。

补充：（由于天文学家观测太阳的时间，起步很早，研究太阳核聚变反应的时间，也很早，至少比核裂变的研究起步时间早，所以会在很短的时间内实现核聚变研制。）

1951年，美国实验级氢弹试爆成功。

1953年，苏联实弹级氢弹爆炸成功。

从原子弹爆炸成功，仅仅历时6年之后（1945-1951年），氢弹爆炸成功，人类又开启了驯服下一个超越人类想象的核聚变能量。

民用原子能2.0：核聚变研发和应用

接下来的核聚变民用化，却不像之前建设核裂变反应堆核电站那般顺利，因为实现两者的底层技术原理是不一样的。

核裂变反应就像是用火柴点火堆，想点火很容易，想控制火堆的火势大小也很容易。

核聚变反应就像是用柴火炼瓷器，必须不间断的保持窑洞内保持一个高温的环境，才能练出来正常品质的瓷器。

核心要解决的问题：制造一个窑洞（束缚核聚变反应的高温）

在观察自然世界中太阳的核聚变反应过程中发现：当物质的温度达到上百万～上千万摄氏度后，物体状态不在固液气态之内，而是处于等离子态，再经过一系列的物理和化学反应，开始核聚变反应。

那么如何束缚等离子体的物质的呢？

自然界的核聚变是靠引力约束维持的，即依靠太阳庞大的物质质量，会形成引力场，根据引力场的特性，就会形成一个炼制上千万摄氏度等离子体（即瓷器）的窑洞。

在前期进行核聚变研究时很快发现，在人工条件下，不可能人造出自然界中那么大的引力场。

同时先期进行初级的核聚变反应高温点火，至少是上百万摄氏度，目前任何人造的物质（固液气态）都不可能承受这样的高温。

所以在人工条件下实验探索出主要两种约束，一是惯性约束，二是磁约束。

第一种，惯性约束

更通俗的说是激光约束，通过超强激光点火，在开启核聚变反应之后，根据等离子体粒子自身的惯性特性，起到约束作用。

目前走这一个技术路线的国家和机构很少，要实现这一个技术的前提条件有两个，一个要有成熟的先进的激光发射器，另一个要有实时控制激光发射和核聚变反应的大规模超算部署。同时，额外的还会受制于目前的新材料技术，依然不能长时间的进行核聚变反应约束。

第二种：磁约束，顾名思义，即通过磁场来约束等离子体

目前按照这一个技术路线走的国家和机构很多，成果也很多，如托卡马克和仿星器结构装置技术，但是目前受限于新材料技术迟迟不能突破，未来30-50年能看到核聚变商业化实现。

接下来谈一下为什么核聚变商业化还需要这么长时间？

核心的要解决的问题：赚不赚钱？

实验室的设备，材料等等，如果是为了完成某一实验目标的话，是可以不顾商业利益，不顾一切代价来实现的。

但是要赚钱的话，是要计算成本的，目前核聚变商业化，跟新兴互联网公司差不多，前期资本大规模投资，甚至是烧钱证明这一个模式是行得通的，然后再上市圈钱补贴亏损，继续把这一个游戏玩下去，一直投资直到公司盈利后，可以收回投资为止。

目前的可控核聚变技术，从底层的消耗能量，获得能量方面来说，是入不敷出的。

目前衡量核聚变反应产生能量和消耗能量的比值（即Q值），Q值越大，即代表亏的越少，直到Q值≥10（即成本价），才过盈亏平衡点，Q值≥30（即出厂价），才能进行商业化盈利。

通俗的说，即从点火开始进行核聚变反应，到一直付出巨大的电能束缚核聚变一直进行反应，（从热能点火转化成核能，从核能再转化成热能，最后热能再转化为电能，经过这一系列的能量相互转化），产生电能卖出去的钱，减去付出的成本，大于0，核聚变核电站就开始盈利了。

至于大家关心的零售价是多少？目前电价是一度电6毛，如果核聚变商业化开始普及，一度电可以降一个数量级，即一度电6分，直到核聚变完全普及，甚至有可能一度电6厘。

想起一次组会里，讨论到恒星核聚变的论文时，老师说，“你们知道吗，这些研究里的等式和程序和去制造原子弹与氢弹所需要的一模一样。”当时只作为打趣，回想不经感到几丝沉重与悲哀。 ——微剧透分割线—— 相比起特效，诺兰这部影片更惊艳我的是他的故事结构与表现手法。影片中既有彩色片段，也有黑白片段，就像一片叶子的两面，光明的那面关于物理的魅力与单纯，阴影则是恐怖冷酷的政治与战争，而照亮他们的就是原子弹在黑夜爆炸时发出的如骄阳般耀眼的光。爆炸的一瞬间，奥本海默想起了那句“现在我成为了世界的毁灭者”。这一瞬间，既是成功，也是毁灭的一瞬间，这不是天堂，也不是地狱，而是充满猜疑与争斗的人间。被从象牙塔中拽出来，他是可悲的，被政治与时代的车轮碾碎的牺牲品。 另外，作为一部顶尖物理学家的传记电影，在物理这方面诺兰完全没让人失望。我常常说我很不喜欢影视作品出现“量子力学”，因为大多导演对其的理解是歪曲浅薄，对不了解的人颇具误导性的。（不过不愧是有诺贝尔奖得主在背后撑腰的导演）诺兰的描绘是精确，浪漫的。不论是用粒子碰撞展示奥本海默焦躁的精神，或是他用量子力学的诠释撩妹的情节，或是会面爱因斯坦，粒子散射的小片段等等无不呈现着相对更加真实，也更吸引我的物理。

《奥本海默》 个人认为是诺兰前五乃至前三的佳作 诺兰对于人物传记+政治惊悚方向的尝试，并不同于大多数人物传记电影，没有去过多改编和揣测，尊重人物本身的同时，在节奏和剪辑上继承了他一贯地特色。 剪辑很碎，出现的人物也都没有过多的介绍，一个名字，将本身历史上活生生的人直接代入剧情中，用不断变化的节奏去快速推进剧情。曼哈顿计划并不是本片的最终核心，奥本海默思想的变化才是。 影片的节奏跟随配乐在不断的快慢，动静之间跳跃，可以说非常之大胆。而且诺兰对于高潮段落中沉默与寂静的力量运用的非常炉火纯青。 墨菲的演技，在我对他本就特别高的评价之上又上了一个台阶。就片中的表现，毫不夸张地说当的一个影帝。另外马特达蒙和唐尼的妆容完全突破了固有形象的束缚，甚至影片到后三分之一我才发觉他是唐尼[捂脸]。 实拍的爆炸不完全是噱头，在IMAX荧幕下展现出了无与伦比的魅力。那种震撼力和压迫感，让人紧张到冒汗。但为了节奏牺牲了许多激动感。单论核爆桥段，个人感觉其实并不如《横空出世》。 诺兰的才华、大胆与突破，在这部奥本海默中展现的淋漓尽致。个人觉得这部片子完全有冲奥的潜质！

关于影片本身：过于频繁的闪回非常降低观影体验，这就很像同为传记片《铁娘子：坚固柔情》一样，闪回的次数过多，对叙事连贯性的削弱自然毋庸赘述，况且对于观众的理解也无益处。当然，《奥本海默》比之《铁娘子》而言，叙事线最终收束合并，在一定程度上仍然维护了影片的整体统一性；但其又有一个很严重的劣势：影片节奏有很大问题。作为商业片，节奏并非快等于好，怎样把控得当是一个很重要的point。然而片中快节奏的场面实在太多、太冗长，我们都知道，一旦这种快节奏被过度使用，就一定会导致观众感官神经的麻痹，抽离于作品之外；尤其对于对相关历史不甚了解，本就似懂非懂的观众而言，这更是致命性的。从技术层面上来说，我倒认为原子弹试爆成功的降格镜头只可谓是中规中矩，属于正常发挥而非特别出彩之处，尽管坐我旁边那位哥们看到这一面年十分激动地直接掏出手机就开始屏摄了。两次过曝的使用（奥本海默宣布原子弹投掷成功和奥本海默受到安全官员的布尔什维克式审讯两个片段）才是真正的技术成功，当然以诺兰的水平其实可以做到更好。

本人在香港观影的情况：censorship的criteria是上半身可露而下半身不可，和传统3级片的尺度大体一致（奇怪的是，此片在香港却只列入2B级，即不推荐未成年人观看但并不硬性禁止未成年人观看）。此外，确实很想线下观看并且有能力在香港观看的朋友们请不要选择35mm胶片场！不要看胶片场！否则你会有一种误入了主要放映B级片的地下影院，或是这本是一部3D电影但你没戴3D眼睛观看的错觉！！当然，这只是我的个人看法，也许一些朋友就钟意胶片的质感……

关于在内地观影的建议：猫眼已经将这部电影上线，只是没有正式定档，但似乎是已经过审了。大多数人考虑是否要在内地线下观影的因素主要就是删减篇幅，但这个问题其实很复杂，因为既然此片过审，说明它是在censorship的criteria之内的；然而毕竟不知道究竟进行了怎样一个程度的阉割处理，而关于意识形态的讨论实则是贯穿了整部影片前后的，对相关部分的阉割一定会影响观影体验；不过由于主人公奥本海默本身是left-leaning的，倘若censorship将片中持麦卡锡主义立场的角色及相关对白视为“具有警示意义的反面教材/形象”，那么不删减的可能性倒也很大。但有一点可以肯定的是：作为这部片题眼的对白“In that way I become the death, destroyer of the world”一共出现了两次，而第一次是在主人公与其女友发生关系，后者上半身裸体的情景下说出的，这一段在内地大概率一刀切，等于直接摘掉题眼。因此我建议一般内地观众可能不必线下观影，等过几个月资源出了再看也不迟。更何况如我在前面所说的，这部电影的节奏是存在问题的，因此自己在家看可能倒还更舒适！可以先看大概一个小时看到曼哈顿计划基本成形，然后去休息一下；再看大概一个小时看到原子弹爆炸成功，然后再去休息一下；最后一鼓作气看完奥本海默在战后受到的指控以及他的应对。而且还可以暂停查查相关人物的历史背景的资料，做做笔记写写感想，岂不更好？

（看到有人说我们也也可以拍一部《邓稼先》，有时间会做一个题目来谈一谈这个想法的）