核武研發只需電腦模擬不再需要核試驗?前提是要有充足試驗數據

隨著電子計算機技術的不斷髮展,各行各業都越來越離不開各種類型的計算機,小到商場收銀用、大到航空航天,計算機的角色滲透到了社會各個角落。對於普通人眼中“高大上”的核武器來說,計算機技術也已經改變了傳統的研發模式,藉助計算機的幫助,核武器的研發、設計、製造等的效率大幅提升,而在此過程中對社會、自然的危害大幅減少,以至於有些人開始認為在不久的將來那些無核國家單純依靠電子計算機就能擁有核武器。

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電腦模擬可用於飛行器設計和飛行員培訓


核武研發只需電腦模擬不再需要核試驗?前提是要有充足試驗數據

基於電腦仿真技術的裝配工序設計

在電子計算機技術和電腦模擬技術已高度發達的今天,是不是隻要電腦模擬技術足夠先進就能不通過進行核試驗就能研發核武器呢?個人認為其實不然!不論是用於核爆模擬還是其他領域的設計、分析,有一點必須要首先明確,那就是電腦當前在任何領域的的角色都是輔助工具,電腦模擬或者計算分析所需的核心算法、基礎模型以及邊界條件設定等,都需要由人制定。在利用電腦開展核武器研發時,對於類似核爆炸這種特定場景下的模擬,雖然可以通過理論分析建立相應的計算模型,但是所有的計算模型都需要有試驗進行驗證才能夠確保準確性。單從這一點,如果沒有進行核爆試驗獲得的大量且充分的相關數據支撐,也就根本沒有辦法建立電腦計算模型,依靠電腦模擬開發核武器也就無從談起了。

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核爆試驗景象

核武器(包括聚變彈和裂變彈)是人類目前掌握的威力最大的毀傷手段,核武器的出現也使的人類戰爭模式自由冷兵器時代轉換為熱兵器時代後昇華到了原子武器時代。自掌握核武器技術後,人類第一顆實戰核武器是美國於1945年8月6日在日本廣島上空爆炸的一枚綽號為“小男孩”、威力約為1.5萬噸TNT當量(設計為2萬噸TNT當量)的原子彈,“小男孩”以及後面投放在日本長崎的“胖子”兩枚原子彈的出現,直接導致了日本軍國主義分子無條件投降。自“小男孩”爆炸後已經75年過去了,目前全球擁有核武器的國家也發展到了9個,各國擁有的核武器數量超過1.4萬枚,而這一段時間反而卻成了全世界近代史上整體最安穩的時期。

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迄今為止僅有的2枚用於實戰的核彈:“小男孩”和“胖子”


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美、蘇/俄兩國核武器數量變化曲線

從時間上來講,電子計算機和核武器基本上是同一時期開始研發的,二者出現的時間也十分接近。在第一顆實戰型核武器投入戰場後半年,人類歷史上第一臺計算機“ENIAC”便於1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學誕生,雖然它是一臺建立在大學操場上、體現類似一座別墅的笨重原始計算機,但是“ENIAC”的誕生卻預示著人類的整個生產、生活模式都將面臨重大的變革,當然也包括複雜、繁瑣的核武器研發技術。由於核反應、核爆炸及核武器設計的複雜性,早期的電子計算根本無法進行核爆模擬,只能提供相關計算輔助,因此,在很長一段時期內核試驗是各大國研發核武器進程中的必要條件,直到1998年印度、巴基斯坦先後掌握核武器技術時,進行核爆試驗仍是核武器研發過程中不可替代的組成部分。

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1945-1998期間全球範圍內核試驗次數分佈


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全球首臺計算機ENIAC

相信當初研發ENIAC的計算機先驅們可能也沒有預料到電子計算機技術的發展和應用速度會有如此之快,隨著計算機技術的不斷髮展以及數值模擬技術在各行業中的應用愈加廣泛,尤其是在功能強大的超級計算機出現之後,採用超級計算機進行核爆模擬研發核武器的方式也逐漸取代大量人力計算和核試驗而成為主流。也正是由於超級計算機在核武器研發中發揮的重要作用的促使下,1996年9月10日,聯合國大會以158票贊成、3票反對、5票棄權的壓倒多數票通過了《全面禁止核試驗條約》,至此,大規模的核試驗正式退出歷史舞臺。

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我國於1996年簽署《全面禁止核試驗條約》

當然,之所以能夠促使《全面禁止核試驗條約》不僅是電子計算機技術,還有整個人類社會對核試驗危害自然環境和人類生存條件的擔憂。不過,並不是所有國家都認可《全面禁止核試驗條約》,印度、巴基斯坦兩國就是在沒有簽署該條約的情況下於1998年分別進行了地下核試驗,正式邁入了擁核國家之列,目前仍然有少數國家並未簽署該條約,這也從另一個側面印證了計算機模擬技術並不能完全取代核試驗的作用。

核武研發只需電腦模擬不再需要核試驗?前提是要有充足試驗數據

1998年印、巴兩國先後進行多次核試驗,宣佈邁入擁核國家

曾經在“冷戰”中爭得不可開展、大肆擴充核武庫的美、俄兩個核大國為何會同意簽署《全面禁止核試驗條約》呢?是不是兩國“良心發現”不再進行核武器研發呢?當然不是,之所以包括美、俄等核大國在內的大多數國家都同意簽署《全面禁止核試驗條約》,一個重要的原因就是這些大國都已經掌握了計算機模擬核爆的相關技術。電腦模擬核爆需要具備兩個基本條件,一是有性能足夠強大的超級計算機,二是要有充足的核試驗數據庫。在《全面禁止核試驗條約》簽訂之前,美、俄等核大國進行了數以千計的各種類型的核試驗,積累了大量核爆數據,可以基於這些核爆數據庫開發出所需的計算模型,尤其是驗證核裂變/聚變理論模型的準確性、核爆炸釋放出來的巨大能量如何在空氣、地面等介質中傳播等特性;另一方面,性能強大的超級計算機技術也掌握在各大國手中,其實,在超級計算機出現的前期,有相當大一部分計算任務都是用於核武器開發等軍用用途。從某種角度來說,計算機技術能夠取得如此快速的發展也離不開軍事需求的促進作用。

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電腦模擬核爆炸場景


核武研發只需電腦模擬不再需要核試驗?前提是要有充足試驗數據

美國用於模擬核爆的超級計算機

正如前文中所說,即便是在在電子計算機技術已經高度發達的今天,雖然《全面禁止核試驗條約》已經生效20餘年,但是仍有部分國家沒有簽署,也就是沒有承諾不進行核武器試驗,最核心因素就是有些國家沒有放棄發展核武器的目標!對於那些沒有核試驗數據的國家來說,計算能夠掌握超級計算機技術,也無法開展相關的核爆模擬,對於這些國家來說核試驗是實現擁有核武器這一目標的必由之路!不誇張的說,在任何行業電腦模擬都只是一種手段,任何時候都不能完全依靠電腦而脫離實踐,否則,無異於捨本逐末。

核武研發只需電腦模擬不再需要核試驗?前提是要有充足試驗數據

核試驗給地球留下了難以磨滅的“傷疤”


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