世人核所惧

美国总统特朗普和朝鲜领袖金正恩后天就会在新加坡会面。然而，不到最后一分钟，我们都不知道这两位不按牌理出牌的领袖到底会不会如期与会。

全世界如此关注特金会，自然是因为朝核问题，美国到底能不能促使朝鲜放弃核武器，让朝鲜半岛的核僵局取得突破？

两个月前，朝鲜宣布将停止所有的核武器和远程弹道导弹试验。上个月底，朝鲜履行承诺，于数名外国记者面前废弃了在丰溪里的核试验基地。然而，朝鲜境内还有没有其他不为国际社会所知的核试验基地，没人说得准。

为什么世界各国都在关注朝核问题？核武器到底是什么？与一般的炸弹有“核”不同？核弹测试对地球有什么影响？本期《星球探索》，让我们一起探索核武器的原理。

“爆炸后的一瞬间，炸点周围半英里的气温上升至超过2900摄氏度。几乎所有暴露在那个圆周内的人都立即化为焦黑的块状物，他们体内所有液体部位立刻被烧干。事实上，那些即刻死亡的人是幸运的。

距离炸点远一些的人，则成为闪光的受害者。不幸在核弹爆开的瞬间抬头望的人会被闪瞎，而且很多是永久性失明。强烈光辐射会灼伤他们的皮肤，严重者会被烧黑，距离更远的人，他们的皮肤会起泡或者像严重晒伤一样。接踵而来的冲击波将把这些起泡的皮肤从受害者身上撕裂下来……

没有直接暴露在外的人也受影响。上百栋建筑在高温下开始起火燃烧和倒塌，一栋接着一栋的房子被夷为平地，只剩下几栋钢筋混凝土的建筑屹立不倒。在建筑物内的人们逃到大街上时，身穿的衣物都着火了，全身布满被无数玻璃碎片刺伤的锯齿形伤口。很多人跑到河边，然后在那里死去……

即使在大火扑灭以后，人们依然持续地受苦与死去。生还者开始呕吐，腹泻。他们的头发脱落，皮肤长疮，身体因为吸收了大量的辐射线而无法再制造红血球，以及需要对抗感染的细胞。他们数以千计地死去。”

以上种种并非末日电影的情节。这是日本广岛于1945年8月6日上午8时15分遭美军投下人类史上第一颗原子弹以后的惨况。三天后，第二枚原子弹落在日本长崎。

73年后，原子弹虽然没再出现在战争里，但各国制作核武器的技术不断提升，如今除了原子弹外，还有氢弹、中子弹、核电磁脉冲弹等。

炸弹是战争中的“常客”，但核弹不同。联合国裁军事务厅网站说，“核武器是地球上最危险的武器”，“一颗核武器足以摧毁一座城市，可能使数百万人丧生，危害自然环境，造成的长期灾难性影响还会威胁未来数代人的生活。”

核武器与常规武器的差别在哪里？为什么核武器备受关注？

常规武器中的爆炸性物质经过某种快速的化学反应以后，释放大量能量，这个迅速的燃烧特性反应是使得它们爆炸的原因。人类最初使用的爆炸性物质是火药，近来人们较常使用更强大的爆炸性物质如黄色炸药（TNT）和旋风炸药（RDX）等等。去年4月，美国在阿富汗投下的“炸弹之母”里装的是一种名为H6的炸药，它也是透过化学反应产生大量气体和高温而发生爆炸。

反观，使核武器爆炸的两种方式是：核裂变或核聚变。

世上万物都是由原子组成。例如，水（H2O）是由两个氢原子（H）和一个氧原子（O）组成。

如果我们把原子放大来“看”，会发现原子是由原子核及微小的电子组成，而原子核里又进一步有中子（neutron）和质子（proton）。微小的电子就围绕着原子核转。

核裂变发生时，原子会分裂开来，并在过程中释放出能量。以核武器经常使用的铀-235（U-235）为例，它在分裂时会释放出两三个中子和200兆电子伏的能量。因此，原子弹也称为“裂变核武”。

世人已见识到原子弹的威力，但人类在这几十年来研发出一种比原子弹更具威力的核武器：热核弹（或称为氢弹（hydrogen bomb））。去年9月，朝鲜声称第六次核试验“成功”试爆氢弹，遭中、美、俄、韩、日等严厉谴责。

与原子弹不同，氢弹属于“聚变核武”，即较轻的原子结合起来，组成较重的原子，并且在这一过程中释放出能量。这也是太阳产生能量的过程。氢弹之所以比原子弹威力更强大，是因为聚变反应比裂变反应释放的能量多得多。

然而，让核聚变反应开始发生是非常困难的。为了让原子核聚集在一起，需要高温和高压的作用。因此，氢弹里必须包含一个原子弹装置，再经过两个阶段才能爆炸。

首先，内置的原子弹先发生裂变爆炸，为聚变燃料起到加热和压缩作用，并且以大量的中子轰击聚变原材料氚（chuān）和氘（dāo）。它们都是氢的同位素（isotopes）。这两者在压缩作用下结合成氦（Helium），并释放出巨大的能量。

如果按核武器的技术进步来断代，那么第一代核武器是原子弹，第二代核武器是氢弹，第三代核武器是特殊性能的氢弹。这是指为特定的要求而设计的，增强某一方面杀伤效应的武器。

中子弹是第三代核武器，它的爆炸威力不大，对建筑和装甲等目标没有毁坏作用，但却透过增强氢弹爆发瞬间的辐射，造成敌方人员重大伤害。中子弹爆发时，大量的中子会穿过建筑和装甲进入人体，破坏人体细胞组织和中枢神经系统，对方就会在短时间内失去战斗力甚至死亡。

此外还有增强冲击波和核电磁脉冲等的核武器。

无论是裂变或聚变，过程中释放的大量能量是使核武器爆炸的因素，而这个能量比传统的化学爆炸反应多了百万倍以上。

科学家们以“爆炸当量”来表述核武器的威力，即核武器爆炸时所释放的能量相当于多少吨黄色炸药（TNT）爆炸时所释放的能量。黄色炸药是军事与工业领域里常见的炸药。例如，如果某种武器的爆炸当量为2万吨，就是说该武器所产生的威力相当于2万吨黄色炸药爆炸所产生的威力。

在日本广岛投下的核弹大约等于1万3000吨的黄色炸药，现代的核子武器大约都相当于10万吨到2000万吨黄色炸药。苏联曾经试爆过的最大核弹“沙皇炸弹”，爆炸当量是5000万吨。

换句话说，我们只需要一点核武器就足以达到几百万公斤的传统炸药的效果。这也就是核武器比常规武器更强大的原因之一。

另一大分别在于，大部分的核武器爆炸时会释放大量的核辐射。正因如此，核武器的死伤范围比一般炸弹广，破坏因素更多，程度更大，时间也更长。

核武器包括核弹头、运载工具和其他部分。一般说的原子弹、氢弹和特殊性能核武器是指弹头部分。其射程和命中精度与运载工具有关，包括导弹、火箭、飞机、火炮、潜艇、鱼雷等。

核武器可在空中、地面、地下、水面和水下爆炸。不同的爆炸方式的杀伤破坏力度不同。二战时，美国是以飞机把原子弹带到日本广岛与长崎上空投下去的。炸点上空出现蘑菇云也成为显示原子弹威力的“经典照片”。

核武器爆炸后，能产生五种杀伤破坏因素：光辐射、冲击波、早期核辐射、核电磁脉冲、放射污染。前四种因素一般出现在爆炸后几十秒钟时间内，放射性污染则会持续较长的一段时间，也许几天也许更长。

它们的破坏力就如上文所描述的日本受害者所感受到的那样。离爆点最近的人和建筑立刻被化为废墟，远一点的人内伤出血，皮开肉绽，骨折，人体组织与细胞遭到破坏等等。不幸暴露在辐射范围内的人不死也会重病，甚至生下畸形儿。被辐射污染的土地也无法耕种很多年，甚至几十年。

除此之外，早期核辐射和核电磁脉冲也会导致化学药品失效，电器和自动控制系统受干扰与破坏，电脑存储的信息被消除等等。

本地研究朝核爆移山状况

联合国裁军事务厅网站资料显示，当今世界现存的核武器数量仍有约2万2000枚。迄今为止，拥有核武器的国家已进行了2000多次核试验，包括美、俄、法、英、中、印度、巴基斯坦和朝鲜。

根据资料，这些国家大多在沙漠和小岛上进行地上、地下、大气层、水面及水下测试。

1963年，美国、英国和苏联签署“部分禁止核试验条约”，承诺不在大气层、水下和外层空间测试核武器，但可以在地下测试。1996年，联合国大会通过“全面禁止核试验条约”，禁止任何人在任何地方进行核试炸，包括地下测试。不过，此条约至今尚未满足生效的条件，因此还没有生效。

印度、巴基斯坦、朝鲜也没有签署条约。自印度和巴基斯坦在1998年测试核武器以后，全世界目前只剩下朝鲜还在做核测试。

朝鲜从2006年开始在位于东北区的丰溪里核试验场作核测试。丰溪里核试验场位于海拔2200公尺的万塔山（Mount Mantap）。去年9月，朝鲜进行了第六次，也是规模最大的一次测试后，万塔山被指山体出现坍塌现象。

南洋理工大学的新加坡地球观测与研究所和其他机构的研究人员，日前以一种新的方式观测万塔山在核爆后所受的影响。

研究人员结合了雷达卫星观测资料和地震波形数据，利用三维数值模型评估核试的整体影响。新的模型显示，核试装置位于在峰顶下约450公尺处，这是第一个与地下核试验相关的完整三维表面位移成像。

山体外推三米半

研究人员也发现，去年9月的核试验爆炸当量相当于12万吨至30万4000吨，是广岛原子弹的8至20倍。万塔山被爆炸的冲击抬高2米，但在几分钟后开始下沉，高度比之前低了0.5米。

参与研究的韦生吉助理教授和高级研究员王腾形容，万塔山的“南边和西边被爆炸威力往外推了3米半，就像是个膨胀的气球一样。”虽然这个变化只有几米，但从科学的角度来说，这是很显著的。

至于万塔山会不会不堪多次被炸而坍塌，王腾和韦生吉表示，该研究取得的资料无法显示之前的核测试对万塔山的结构的影响。然而，前五次的测试有可能破坏了万塔山，增加了它坍塌的风险，但此研究还无法量化这个风险。

他们也指出，虽然山体已经变形，但研究人员并没有从卫星图像中观察到裂隙，因此不能由此研究说明爆炸使得万塔山从内裂开来。

“山顶下沉了大约0.5米，相对来说算是小的，也没有形成明显的弹坑。因此，放射性物质从岩石泄漏出来的风险可能性应该比较小。不过，我们还需要收集更多资料，例如监测万塔山的放射性气体后才能做出判断。”

王腾和韦生吉说，此前科学家主要以全球的地震波形数据监测秘密的核测试，卫星影像监测的潜力尚未被充分利用。此研究显示出，这种监测方式可为地下核武测试提供更全面的评估和科学研究，包括核爆地点，埋深，和爆炸当量等参数。

这项技术未来也可用于研究其他自然或人为的、可产生地震波和地表形变的事件。新加坡的四周被地震带和活火山环绕，利用这些对地观测技术，有助于我们更深入地了解地震和火山活动，为将来更好地应对这些自然灾害做好充分的科学准备。