慕容青草的博客
哲學園地
戴榕菁
在有關作為大規模工業化核聚變之產物的氦氣汙染問題上的一個被用來欺騙公眾的謊言就是工業化產生的氦氣會和通過所謂的大氣逃逸（Atmospheric Escape）跑掉的氦氣達到平衡，從而維持氦氣在大氣中的作為微量氣體的濃度，因而不會導致地球由於大氣中的氦氣濃度急劇上升而被窒息。
而從80億人中除我以外沒有一人出來反駁上述謬論這一點來看，這個世界的人們似乎還真不假思索地相信了這種明顯的謊言。過去一個多世紀以來，以各種虛假的物理實驗為例，地球文明一而再再而三地向宇宙文明證明了自己是多麽容易地接受謊言，或甚至說是多麽熱愛被謊言欺騙。而這次的所謂大氣逃逸可以平衡大規模的工業化產生氦氣從而保持氦氣的微量濃度的謊言得以盛行再一次驗證了地球上的人類文明是多麽地喜歡被謊言欺騙！
本文來談一下所謂的大氣逃逸平衡大規模的工業化產生氦氣的謊言是多麽地不值得一駁。
1）所謂的大氣逃逸有多種形式。其一是在大氣層的邊緣空氣極其稀薄，因而那裏的空氣逐漸地與外太空的真空融合在了一起；與此同時，所有氣體中質量最小的氫氣與氦氣在大氣層最外端中占比最大。基於統計物理的知識，我們知道，那裏會有極少數的分子的速度達到了分子速度的麥克斯韋-玻爾茲曼分布的長尾巴段，從而超出地球引力逃逸速度所以可以逃離地球。
於是別有用心的人士就把這一點拿出來文章。他們首先以氦氣球會很容易飄上天空為例來暗示（這是騙子最常用的手法）人們，氦氣因為質量小所以都飄到大氣層邊緣去了，所以即便核聚變產生再多的氦氣我們也不用擔心，反正它們都跑到大氣層邊緣去了。
但事實是，氦氣不同於氦氣球，當氦氣進入大氣後，它會彌漫在整個大氣層中。隻不過由於它們的質量小，所以在同等溫度下的平均速度與重力加速度產生的速度的平均值相比就顯得相對較大，所以可以飛得比除了氫氣之外的其它氣體分子更高一些。但是，它們的速度快是向所有方向的平均速度都快，而向上的平均速度與其它氣體分子的向上的平均速度一樣是所有方向上最慢的。因此，對於氦氣本身在大氣層中的分布來說，它們在大氣邊緣的密度也仍是最低的。
至於麥克斯韋-玻爾茲曼分布的長尾巴之所以會被稱作長尾巴就是因為粒子速度處在那個部分的幾率極小（接近零）。也就是說，即便是在大氣層的邊緣的氦氣，其原子能夠獲得逃逸速度的幾率也是極其微小的！
因此，在正常情況下，指望氦氣由於質量小而逃逸地球要比夏天指望通過放屁來散熱更不靠譜。
2）太陽風會把大氣邊緣的氦氣吹走一些。這聽起來好像比前麵提到的通過氦氣分子自己的熱運動來獲得麥克斯韋-玻爾茲曼分布的長尾巴速度的幾率更大一些。其實，就好比夏天放屁散不了熱，就指望來一陣颶風幫助散熱一樣也根本不靠譜。這是因為太陽風不一定就能打在對太陽來說是小小的地球上。就算它打在了地球上，地球磁場本身就有抵抗太陽風的能力，更何況如前所述，在大氣邊緣的氦氣本身隻是彌漫在大氣中的氦氣的極小的一部分而已。
當然，當太陽風強到一定程度的時候，它是可以突破地球磁場的防護，它甚至可以把整個大氣層吹散。但是，指望太陽風把大氣吹散的狀況發生來解決可能出現的由核聚變人造太陽產生的氦氣導致地球窒息的危機要比有人發現自己家裏鬧鼠災就幹脆一把火把房子點著了還要荒唐。他點著了房子，可以搬家到別的地方，但如果地球大氣層被太陽風毀掉了，那就沒地方可去了。
3）而實際上目前已知的大氣中氦氣逃逸的主要方式是被極地風（polar wind）吹走【[1]】。極地風是導致包括氦氣在內的所有氣體逃逸大氣層的一種主要途徑。但極地風是由地球磁場的磁力線在極地的開放性造成的，因此它隻對帶電粒子發生作用，而在所有的氣體分子中氦氣分子（原子）是最不容易帶電的（或者說最不容易被離子化的）。也就是說，假如指望極地風能把由工業化大規模產生的可能導致地球窒息的氦氣吹走，就好比指望用水衝走混在一鍋米中的石子一樣，隻有先把米衝光了才可能把石子衝幹淨，完全不靠譜。
4）即便現在地球上氦氣存量極其微小，要想通過大氣逃逸來消除地球上現有的氦氣都需要經過1500億年（也就是宇宙從大爆炸到現在的這段時間的十倍再加上一百億年）的時間【[2]】。一旦遍及世界的核聚變人造太陽日夜不停地大規模地將海水轉化為氦氣，那時大氣中的氦氣濃度可以比現在高上不知多少萬倍，你想指望大氣逃逸來降低大氣中的氦氣，真比用電風扇吹散空氣霧霾還要不靠譜！！！
那麽，當大氣層中的氦氣濃度上升了之後，是否氦氣的逃逸速度也會增大而達到平衡呢？如果有人抱有這種幻想的話，那比做夢都不靠譜。首先，前麵說過氦氣的主要逃逸方式是被極地風帶走，但氦氣又因其最難帶電從而是最不易被極地風帶走的，而工業化大規模產生氦氣後並不會改變氦氣是最難帶電的這一現實！
退一萬步說，假如氦氣突然魔術般地變得和氧氣一樣容易帶電了，是否就容易被極地風帶走從而達到平衡從而維持氦氣在大氣中的微量存在呢？答案是：不可能！。。。。這是因為所謂平衡指的是產生的多，消耗的多。其前提是產生的多，消耗的才多。假如氦氣在大氣中仍然以微量存在，就不可能有大量的氦氣逃逸形成平衡。所以，即便氦氣的逃逸與氦氣的生成達到平衡，這個平衡的量也仍然是隨著工業生產的量的增加而增加。這裏的關鍵不在於是否平衡，而在於是否有源源不斷的供給；如果生產的量不斷上升，就不可能通過平衡來維持氦氣在空氣中的微量。
目前有關大氣逃逸的文獻報道非常混亂。絕大多數文獻都是想當然地說隻有氫氣和氦氣才會逃逸，理由是它們很輕。隻有少數文獻告訴我們說地球每年逃逸掉的氣體是幾百噸【[3]】，而每年逃逸掉的氫氣加氦氣是90噸 【2】。可見地球每年逃逸掉的其它氣體要超出逃逸掉的氫氣加氦氣。我估計這一方麵因為氫氣和氦氣含量少，另一方麵因為氦氣不容易帶電，而導致氣體逃逸的主要機製是針對帶電粒子的極地風。考慮到氫氣和氦氣在大氣中的量遠少於其它主要氣體，90噸與幾百噸的比例也已經是非常高了。這種高比例雖然與氫氣和氦氣的質量小有關，但卻是間接而不是直接地有關。它是因為氫氣和氦氣跑得比較遠（外逸層的頂層是從800公裏到190000公裏），那裏受到來自太陽和宇宙的高能射線的機會大，所以即便氦氣是最不容易帶電的，在那樣的高能輻射的環境下，也相對容易帶電。當然，所謂的每年90噸的氫氣加氦氣的逃逸中的氫氣比例應該遠高於氦氣，一方麵因為氫氣本身就很容易帶電，另一方麵氫氣比氦氣還要輕。
其次，目前大氣中高濃度的氧氣和氮氣也沒有因為大氣逃逸要迅速減少到可怕的程度。所以，即便大氣中的氦氣的濃度和今天大氣中的氮氣濃度一樣時，也不可能因為大氣逃逸而降低到安全的範圍。不過，大氣中的氦氣濃度用不著和今天的氧氣濃度一樣更用不著和今天的氮氣濃度一樣，隻要是今天的氧氣濃度的一個分數，地球上的動物就基本上死得差不多了-------一旦這種狀況發生，那將是極其絕望的終局，因為人類沒有任何辦法改變那一一步步到來的結局！
另外，一旦核聚變人造太陽獲得成功，其分布將會是遍布全世界，而不會是專門在南北極去建廠，所以由此產生的氦氣即便100%都是帶電的都不可能很快被極地風帶走！！！
有人會說，科學家不是說10的幾十次方年之後太陽係就結束了嗎？
問題是，核聚變人造太陽的出現，可以把10的幾十次方年改寫為一百幾十年甚至更短！！！----這是你們想要的結局嗎？？？
討論
目前世界各地（以中國美國法國為首）的科學家們熱火朝天你追我趕地努力實現核聚變人造太陽發電的大躍進競賽的盲目性之一大要害是根本沒有對大規模產生氦氣可能帶來的危及地球生命的潛在威脅的一個全麵的調研，而是一味地追求功利和名聲，不顧一切向前跑，向錢跑，不回頭！
這裏突出的表現是目前有關氦氣的分布和逃逸的訊息極其混亂。我是出於哲學分析本能，習慣性地從現有的混亂信息中抽絲剝繭地找出其中確定表明大規模工業化產生氦氣可以帶給地球的致命危害。但如果你不仔細地去分析現有的訊息，很容易被各種混亂的數據給誤導。
比如，幾乎所有的文獻都會告訴你，氦氣會象氦氣球一樣地飄向外逸層（100公裏以外的大氣層），而忽略了熱力學的基本知識所告訴我們的氣體在大氣中是會彌漫在整個大氣中的。我能找到的所有關於氦氣在大氣層中的分布都是從100公裏開始的，100公裏以下根本沒有測量曲線。但他們卻又告訴我們說大氣中有0.000524%的氦氣是氫氣的10倍。
其實，自然中隻有相互不溶的液體才會在重力作用下出現上輕下重的分層現象，固體顆粒則按體積大小進行上大下小的分層，而氣體則由於其分子自由程遠大於氣體分子直徑而相互之間彼此滲透彌漫，且在重力的作用下會按照玻爾茲曼分布式出現下麵的密度稍微高於上麵的密度。之所以會出現大氣層最外端隻有氫氣和氦氣的狀況，是氫氣和氦氣的平均速度相對於重力產生的向下的平均速度大因而可以跑得更遠，但不是說它們一心隻想著往外跑而不向下跑。在重力的作用下它們向下跑的平均速度當然要大於向外跑的平均速度。即便是在外逸層向外跑的分子，隻要它的速度沒有超出地球的第一宇宙速度（7.9公裏/秒），它就最終還是會跌向地球；當它的速度超出第一宇宙速度但小於第二宇宙速度（11.2公裏/秒）時，它會繞著地球運動，所以仍在地球大氣層內；隻有當它的速度大於第二宇宙速度時，才會逃離地球引力。特別是氦氣不帶電，除了分子碰撞之外幾乎沒有什麽力量可以阻擋它在重力作用下向下跑，而它的體積小決定了它與其它氣體分子發生碰撞的幾率相對也較小！
至於為什麽會出現現有的對氦氣分布的測量數據都是從100公裏向上進行的這種現象，我能想得到的原因就是搞測量的人怕麻煩。這是因為當氦氣作為微量氣體存在於大氣中時，要想測量它的量需要用比較精密的諸如RGA（Residual gas analyzer）的儀器來將0.000524%的氦氣與99.999%的其它空氣成分分離出來，太麻煩了，而在800公裏以上，基本上能采集到的就是氫氣和氦氣，測起來就容易得多了。至於100公裏到800公裏之間，雖然還有氧氣，氮氣和氬氣，但是因為比例大大減小，所以對樣本中的氦氣的測量相對就容易多了，但是其精確度應該是比不上在800公裏以上的采樣。
如果不是以上的原因，那麽為什麽不測100公裏以下的氦氣就令人費解了。常言說的好：事出反常必有怪！可能會是什麽怪呢？
不管它是什麽怪，就如同前兩年在推翻狹義相對論時我常說的一句話：邏輯的是一致的，不可能說在別的地方成立的邏輯到了這裏就不成立了。如果在實驗室裏的空氣混合物中的氦氣是彌漫在整個容器中的，就不可能說到了大氣中氦氣一心想脫離地球隻往上跑而不往下跑。玻爾茲曼分布律不可能隻適用於實驗室而不適用於大氣！！！
另外，從有關空氣逃逸的數據都是把氫氣和氦氣混為一談這一點也可看出連將在外逸層中唯二的氫氣與氦氣分離恐怕都不是一件容易的事，就可以想象人們為了偷懶而不去精準測量正常大氣中的氦氣沿高度的分布的苦衷了。
至於氦氣逃逸的訊息，而如前所述，那更是混亂。
此外，目前在氦氣的工業需求和可帶來的利潤的影響下，學術界關於氦氣的研究都是如何保護地球環境中的氦氣，完全沒有對一旦大規模地日夜不停地產生氦氣的後果進行研究。這種集體性的顧前不顧後的功利性態度本身就是極其有害的！！！
相關鏈接：
[[1]] Wikipedia. “Atmospheric escape”. Retrieved from: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape. Last edited on 2 February 2024, at 22:33 (UTC).
[[2]] Swiss National Science Foundation (2022). Leaking atmospheres seal the fate of planets. Retrieved from: https://www.snf.ch/en/2QLt6mvuU4hZj1yx/news/leaking-atmospheres-seal-the-fate-of-planets
[[3]] Hansen, K. (2018). “Toward Mapping the Atmosphere’s Escape from Earth”. NASA Earth Observatory. Retrieved from: https://earthobservatory.nasa.gov/images/144386/toward-mapping-the-atmospheres-escape-from-earth
