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相見時難別亦難，東風無力百花殘」，這是晚唐李商隱的一首名為《無題》的情詩，以多情女子的處境，描寫情人分離的哀怨。不論相見或別離都是難捨、痛苦與無奈的，若類比到原子之間的核分裂和核融合，可要寫成「分離時難合更難，核子使力萬物殘」。何以如此？這是因為時至今日，科學家一致認為核融合的困難度遠比核分裂高很多。

啟開核子之火

第二次世界大戰，人類開啟核子能量的潘朵拉之盒。美國杜魯門總統於1945 年向全世界宣佈：太陽自己產生能量的那股力量已經被釋放出來。同年，美國在日本廣島和長崎投下原子彈，日本宣佈無條件投降，這是人類首次見識到核子之火的威力。

原子彈的能量來自核分裂，與太陽能量來源的核融合不同。從較大原子分裂成二個以上的較小原子，並將少量的質量轉換成能量的過程，我們稱之為核分裂。反之，如果從幾個較小的原子撮合在一起，形成一個較大的原子，過程當中也會損失質量，轉換成能量，我們稱之為核融合。有些原子可以自行發生核分裂，例如鐳和氚，鐳會分裂成氡和氦–4，氚則是變成氦–3、電子和反電子微中子；而核融合反應則必須在高溫高壓下才可能發生，例如太陽核心的氫融合成氦。這些看似煉金術般的變化，得要等到近代原子理論的出現，才能解釋整個過程。

核分裂也可以用在和平用途， 1953 年12月8日，美國艾森豪總統在聯合國大會發表演說，強調「原子能的和平用途」。之後一座座核能發電廠陸續運轉，但核融合的發電廠一直都沒有商業運轉過，因為要將太陽放在一個玻璃瓶內是一件非常困難的事。

重力束縛太陽

玻璃瓶裡的太陽？這到底是怎麼一回事？太陽之所以能在核心進行核融合反應，在於自身的強大萬有引力。萬有引力使得太陽向核心壓縮，氫原子核之間相互靠近，核心溫度升高，當超過一千萬度，原子核足以相互碰撞，便開始核融合反應。極度的高溫雖然可以讓太陽膨脹，但此時更強大的萬有引力足以有效地束縛住整個太陽，就像一個透明的玻璃瓶限制住太陽，使得太陽的核融合反應可以持續一百億年。人類是否能製造出這樣的玻璃瓶？

磁瓶束縛

1951 年，美國普林斯頓大學的物理教授史匹哲（Lyman Spitzer）對玻璃瓶的太陽產生興趣。史匹哲主要研究電漿的行為，電漿又稱為「物質的第四態」，即原子因為極高溫而使得內部正負電荷剝離成帶電離子狀態。由於帶有電荷，電漿之間的運動會產生電場和磁場，進而改變電漿的運動行為。外加的電場和磁場也會影響電漿的運動，使得電漿的行為變得更加複雜。史匹哲嘗試利用外加磁場約束電漿，希望讓氘和氚侷限在很小的區域，進而發生核融合反應。由於帶電粒子垂直磁力線運動時，會受到磁場的阻力，順著磁力線則不受力，若用一個水管般的強磁場，便可以讓電漿像水流一樣，沿著磁力線流動，只要將此磁場水管頭尾相連，就可以約束電漿，這就是史匹哲構想的磁瓶。不過後來發現電漿就像個小頑童，很不易束縛，磁瓶內側的磁場強度比外側強，不均勻的磁場會造成電漿向磁瓶壁移動，簡單說就是電漿從磁瓶中漏掉了。

一組美國國家實驗室科學家設計了磁鏡的設備，長得像一段直磁管，磁管的兩端有較強的磁場，產生鏡子般的反射作用，讓電漿在直磁管內來回運動，不過後來發現仍有漏失的狀況。……【更多內容請閱讀科學月刊第517期】