有没有可能研制定向释放能量的核武器

核武器的威力上有一个经典的关系，杀伤半径正比于当量的立方根。自然杀伤面积正比于当量的2/3次方，杀伤体积（没算这个的）正比于当量。这反映出了核武器的威力分配在三个空间维度上的事实。所以当量总和相同时，大的单弹头不如多个小弹头。从这里也能看出来，核武器的大部分能量并没有释放到我们需要的方向上。
如果能使能量释放到特定的空间方向上，比如杀伤面目标时让能量集中释放到朝着地表的方向，攻气象山的时候集中释放到钻地的方向上，无疑能量利用率会高很多。
这是需要我们仔细设计核装药的药形呢，要精确控制起爆时间呢，还是要做些其他的什么？
空心装药破甲弹的原理给了我们很好的借鉴，但是，核反应的原理和化学能的炸药爆炸是完全不同的。化学能的炸药爆炸是生成了气体分子，化学能转化成了气体分子的动能。以空心装药破甲弹为例，金属药形罩破裂之后碎片在向锥内走的时候会遇到对面来的气体分子，作用下会失去速度的径向分量，从而集中在药锥中心向前射出去。这里最关键的是锥内部两面的气体分子能够都作用于碎片，或者如果不考虑碎片的话，等价的说，要爆炸出来的粒子能够充分互相碰撞，而把能量集中到某一方向。
很遗憾，在核爆炸中这一点应该是做不到的。因为这时出来的较大的、构成威力的主要部分的粒子应该是重子数100左右的原子核（对于原子弹）或者更小的氦4（对于氢弹），当然还有中子等等。这些微粒的大小是原子核级别的，所以发生相互作用的距离远小于分子，应该是小若干个量级。就是说，这些粒子不够大，碰不到一起，所以不能指望它们通过互相碰撞而把能量集中到某些方向。
具体到核武器杀伤的五种手段上。放射性沾染肯定没用，光辐射、贯穿辐射、电磁脉冲依靠的微观粒子就是核爆炸时候的一锤子买卖产生的，已论证不可能互相碰撞取向。冲击波最后是通过空气中的气体分子发挥作用的，貌似有可能。但是由各种核爆炸时的上述例子能量转移给空气分子相对来说是一个相当慢的过程，至少我相信在核弹的尺度上是不可能完成的。所以也不能指望先由核爆炸粒子能量交给空气中的分子，再让这些分子完成碰撞定向。
有没有其他的办法？实际上以上的分析是基于反应在微观上就是空间方向上各向同性这一前提的。在化学能的炸药爆炸的时候这应该是个很好的前提，但是对于核反应还成立吗？至少我们知道，很多时候粒子物理对撞反应出射粒子的角分布就不是各向同性的。比如二代核武器三相弹的最后一级。实际上这是一个粒子物理的对撞反应过程，原子核铀238可以看成静止的，快中子打靶发生反应。很多粒子对撞反应的出射粒子集中在一定的空间角度范围内，而且实际上是很接近入射粒子的方向。如果将铀238看作一个倍增器的外壳的话，理论上有可能将它集中布置在需要的杀伤方向上，从而达到最高的效率。
但是这种集中实际上该有多大呢？粒子对撞反应出射粒子的角分布实际上是相对论效应。假设参加反应的粒子没有任何极化，在质心系中看应该出射粒子在空间的分布是均匀的，射向各个方向的几率相同，我们看起来不均匀的空间分布来自参照系变换。这取决于参照系变换时质心系是否显著的不同于我们的参照系。用来打铀238的快中子的能量来自于氘氚聚变的质量亏损，相较于近4个核子质量来说是小量，相比于近242个核子的整个体系来说更是小量。所以就算快中子是朝这个方向射过来的，后面的相对论变换造成的空间角分布不均匀也是小量，几乎没有利用的价值。
看来在后面倍增器的过程中达到定向释放能量也不大可能，倍增器实际上反而是让能量空间分布更加均匀了。有没有可能在反应第一级裂变时就约束方向呢？这时用相对论的坐标变换来约束更是不现实的，因为中子更慢。但是这时起爆时的环境是通常状况，而不是后两级起爆的时候前面产生的高温条件。所以应该可以做到约束核装药铀235或钚239核自旋的空间方向，比如通过低温外磁场等手段。同时合理的多设中子源以实现对多数铀235或钚239核入射中子是在某个特定方向上。我不是很清楚这时铀235或钚239核在外磁场下确定自旋指向后被定向的入射中子打（对于整个核装药来说可以通过多步置中子源来实现）发生裂变的出射粒子分布规律如何，假设它确实在某些方向上分布得多。但是恐怕低温强外磁场所需要的弹头上的其他设备挤占的空间、增加的重量就远远超过了它带来的好处。
综上所述，定向释放能量的核武器在现代及可预见的未来相当长时间内应该是不可能的，或者是没有意义的。
其实这个想法由来已久，可惜当年的借鉴破甲弹的想法一夜之间被论证成了不可能的。:L :L 其实面对这个结论也许应当庆贺，因为如果原理上真有的话实际研究起来就是拼巨型计算机能力，这一点我们远不如美国。:L :victory:
诸位大大们看看什么地方不对？或者还有什么没考虑到的好办法？核武器的威力上有一个经典的关系，杀伤半径正比于当量的立方根。自然杀伤面积正比于当量的2/3次方，杀伤体积（没算这个的）正比于当量。这反映出了核武器的威力分配在三个空间维度上的事实。所以当量总和相同时，大的单弹头不如多个小弹头。从这里也能看出来，核武器的大部分能量并没有释放到我们需要的方向上。
如果能使能量释放到特定的空间方向上，比如杀伤面目标时让能量集中释放到朝着地表的方向，攻气象山的时候集中释放到钻地的方向上，无疑能量利用率会高很多。
这是需要我们仔细设计核装药的药形呢，要精确控制起爆时间呢，还是要做些其他的什么？
空心装药破甲弹的原理给了我们很好的借鉴，但是，核反应的原理和化学能的炸药爆炸是完全不同的。化学能的炸药爆炸是生成了气体分子，化学能转化成了气体分子的动能。以空心装药破甲弹为例，金属药形罩破裂之后碎片在向锥内走的时候会遇到对面来的气体分子，作用下会失去速度的径向分量，从而集中在药锥中心向前射出去。这里最关键的是锥内部两面的气体分子能够都作用于碎片，或者如果不考虑碎片的话，等价的说，要爆炸出来的粒子能够充分互相碰撞，而把能量集中到某一方向。
很遗憾，在核爆炸中这一点应该是做不到的。因为这时出来的较大的、构成威力的主要部分的粒子应该是重子数100左右的原子核（对于原子弹）或者更小的氦4（对于氢弹），当然还有中子等等。这些微粒的大小是原子核级别的，所以发生相互作用的距离远小于分子，应该是小若干个量级。就是说，这些粒子不够大，碰不到一起，所以不能指望它们通过互相碰撞而把能量集中到某些方向。
具体到核武器杀伤的五种手段上。放射性沾染肯定没用，光辐射、贯穿辐射、电磁脉冲依靠的微观粒子就是核爆炸时候的一锤子买卖产生的，已论证不可能互相碰撞取向。冲击波最后是通过空气中的气体分子发挥作用的，貌似有可能。但是由各种核爆炸时的上述例子能量转移给空气分子相对来说是一个相当慢的过程，至少我相信在核弹的尺度上是不可能完成的。所以也不能指望先由核爆炸粒子能量交给空气中的分子，再让这些分子完成碰撞定向。
有没有其他的办法？实际上以上的分析是基于反应在微观上就是空间方向上各向同性这一前提的。在化学能的炸药爆炸的时候这应该是个很好的前提，但是对于核反应还成立吗？至少我们知道，很多时候粒子物理对撞反应出射粒子的角分布就不是各向同性的。比如二代核武器三相弹的最后一级。实际上这是一个粒子物理的对撞反应过程，原子核铀238可以看成静止的，快中子打靶发生反应。很多粒子对撞反应的出射粒子集中在一定的空间角度范围内，而且实际上是很接近入射粒子的方向。如果将铀238看作一个倍增器的外壳的话，理论上有可能将它集中布置在需要的杀伤方向上，从而达到最高的效率。
但是这种集中实际上该有多大呢？粒子对撞反应出射粒子的角分布实际上是相对论效应。假设参加反应的粒子没有任何极化，在质心系中看应该出射粒子在空间的分布是均匀的，射向各个方向的几率相同，我们看起来不均匀的空间分布来自参照系变换。这取决于参照系变换时质心系是否显著的不同于我们的参照系。用来打铀238的快中子的能量来自于氘氚聚变的质量亏损，相较于近4个核子质量来说是小量，相比于近242个核子的整个体系来说更是小量。所以就算快中子是朝这个方向射过来的，后面的相对论变换造成的空间角分布不均匀也是小量，几乎没有利用的价值。
看来在后面倍增器的过程中达到定向释放能量也不大可能，倍增器实际上反而是让能量空间分布更加均匀了。有没有可能在反应第一级裂变时就约束方向呢？这时用相对论的坐标变换来约束更是不现实的，因为中子更慢。但是这时起爆时的环境是通常状况，而不是后两级起爆的时候前面产生的高温条件。所以应该可以做到约束核装药铀235或钚239核自旋的空间方向，比如通过低温外磁场等手段。同时合理的多设中子源以实现对多数铀235或钚239核入射中子是在某个特定方向上。我不是很清楚这时铀235或钚239核在外磁场下确定自旋指向后被定向的入射中子打（对于整个核装药来说可以通过多步置中子源来实现）发生裂变的出射粒子分布规律如何，假设它确实在某些方向上分布得多。但是恐怕低温强外磁场所需要的弹头上的其他设备挤占的空间、增加的重量就远远超过了它带来的好处。
综上所述，定向释放能量的核武器在现代及可预见的未来相当长时间内应该是不可能的，或者是没有意义的。
其实这个想法由来已久，可惜当年的借鉴破甲弹的想法一夜之间被论证成了不可能的。:L :L 其实面对这个结论也许应当庆贺，因为如果原理上真有的话实际研究起来就是拼巨型计算机能力，这一点我们远不如美国。:L :victory:
诸位大大们看看什么地方不对？或者还有什么没考虑到的好办法？