• 作者：觀雨者

• 顧問：談書

注：最近公眾號的推送機制有改變，需要將公眾號設為“星標”才能收到推送，謝謝大家的關注。另，自制音頻在次條。

搞了個大新聞

前段時間香港《南華早報》搞出了一個大新聞，它報道我國測試了一種叫“非核氫彈”的全新武器。

在試驗中，2公斤的炸彈在爆炸后產生了一個溫度超過1000攝氏度的熾熱火球，并持續了兩秒以上。

這個燃燒時長是TNT炸藥的15倍。

該新聞曝出后隨即引發了巨大轟動，這主要是因為“非核氫彈”這個名稱過于亮眼。

人們很容易把它理解為一個不會產生核污染的核武器，然后就展開了可以不受國際公約限制而隨意扔核彈的遐想。

我知道大家都想往哪扔，但很遺憾，這個玩意啊，它并不是一個核彈。

核武器的爆炸能量來自于核裂變或者核聚變，涉及到原子核的分裂與結合，是一種物理反應。

而這個“非核氫彈”的爆炸能量則來源于化學反應，就是常見的氧化還原反應，所以它是一個如假包換的常規武器。

只不過因為參與釋放化學能的主要成分是氫，所以就被媒體扣上了“氫彈”的帽子。

這個命名方式多少有些標題黨，這就好比雖然雞蛋和大多數物體一樣都由原子組成，但沒人會把雞蛋稱為“原子蛋”。

該炸彈更準確的稱呼應該是“氫基非核爆炸裝置”（為方便起見，下文仍稱其為“非核氫彈”）。

這么說起來它只是一個普通的炸彈咯？

那倒不是。

這玩意雖然貼著“常規武器”的標簽，但其實跟大多數普通炸彈并不在一個層面上，真扔起來還是很爽的。

怎么個爽法呢？

這就要從一個叫“炸彈之母”的大殺器說起了。

“螺絲殼”里做頂配道場

1945年8月6日，在美軍B-29轟炸機的播種下，日本廣島市區長出了一株大蘑菇；3天后，日本長崎市也長出了一株。

至此，人類的炸彈賽道打開了新世界的大門：核武器。

核武器突破了化學能量的限制，直接在物理層面上通過質量虧損來釋放巨大的能量。

要知道轟炸日本的原子彈只是最初級的產品，這都尚且能一發一城，以后再升級一下，那毀天滅地還不是手到擒來？

于是毫不意外的，大國們就在二戰后開始了核競賽：

今天你造出2萬噸當量（即相當于2萬噸TNT炸彈威力）的原子彈，明天我就造出200萬噸當量的原子彈，后天你又造出1000萬噸當量的氫彈...

然而一番瘋狂內卷后，大家逐漸發現了一個問題。

核武雖好，但沒法用。

這個大殺器實在太強，一旦互相扔起來就意味著同歸于盡，這誰也受不了。

當年能在日本成功種下蘑菇，是一個非常特殊的情況。

首先，當時世界處于全面戰爭的狀態，日本又是全球公敵，再加上那個時候誰都不認識核武器，所以對該國實施核打擊沒有任何道義和法律上的阻礙。

第二，日本不是一個有核國家，你用核武器砸它不用擔心被核反擊。

這種有特殊輻分的目標不好找，一百年也未必能出一個。

在現在的國際環境中，率先使用核武器不僅會承受巨大的國際壓力，還有可能遭到有核國家的對等反擊。

所以核武器雖然是守護國家安全的壓艙石，但對于進攻方來說就只剩五個字了：

中看不中用。

于是軍事專家們不得不面對這樣的現實：

想要在實戰中戰勝對手，還是得指望常規武器。

于是大家又老老實實的回去提升常規武器的威力，繼續在化學能這個“螺絲殼”里做道場。

說起來化學能的局限確實大，一般炮彈的爆炸半徑也就二三十米（沖擊波致死半徑）。

一發炮彈扔到廣袤的戰場上，不過是一朵不起眼的小浪花；只要你不是那個恰好站在旁邊的倒霉蛋，問題就不大。

然而美國在2003年搞出的一個大型炸彈改變了這一切。

該炸彈代號GBU-43，重9噸，爆炸沖擊波的致死半徑為160米。另外它在爆炸時還會燒掉半徑300至500米以內的氧氣。

于是你會看到一個直徑數百米、中心溫度高達2500攝氏度的巨大火球出現在地平線上。

這是末日的景象。

這個超級炸彈的殺傷面積為7萬平方米，大致相當于10個足球場，綜合破壞半徑（包括非致命損傷）更是達到了恐怖的1.6公里，徹底刷新了人們對常規武器的認知。

美國人驕傲的稱其為“炸彈之母”。

就在人們以為這已經是常規炸彈的極限時，4年后，美國的老對手俄羅斯又搬出來了一個更猛的玩意：“空投高功率真空炸彈”。

它的重量比美國的“炸彈之母”略輕，但威力更大，爆炸沖擊波的致死半徑為300米，可燒掉半徑500米以內的氧氣，中心溫度5000攝氏度。

它的殺傷面積是“炸彈之母”的4倍，一發下去40個足球場寸草不生，綜合破壞半徑則達到3公里。

俄羅斯人將其稱為“炸彈之父”。

如果說研發常規武器是在化學能的螺絲殼里做道場，那么這種超級炸彈就是一個頂配道場。

雖然它們在威力上依然不是大型核彈的對手，但它們相比核彈有一個巨大的優勢：

不受國際公約和核威懾的制約，可以想扔就扔。

而又因為威力遠超一般炸彈，所以它們在實戰中給對方軍隊帶來的震懾力遠遠大于躺在發射井里的核武器。

可以說是“不是核彈勝似核彈”了。

所以這類炸彈在現實中也經常被人們稱為“亞核武器”。那么美俄兩國是怎么把常規炸彈做到這種程度的呢？

他們是研發出了什么不得了的炸藥材料嗎？

其實突破的關鍵不在于做炸藥的材料如何厲害，而在于改變爆炸的方式。

爆炸的奧秘

在解釋爆炸的方式前，我們需要先了解另一個常見的東西：火。

“火是個什么玩意？”這個問題困擾了人類數千年。

古人往往把火視為一種物質或元素。直到近代隨著物理學和化學的發展，人們才發現火是一種化學反應的現象。

眾所周知，原子由原子核和電子組成，而電子就像衛星一樣圍著原子核轉。

不同原子的電子數不同，比如說氫原子只有1個，氧有8個，鐵有26個，鈾就比較厲害了，有92個...

這么多電子轉起來不亂嗎？

那倒不會，因為它們并不是扎堆轉圈，而是自覺的分布在不同的層面上（實際情況比這更復雜）。

而每一個電子層的“座位”都是有限的，里面的一層坐滿了，它們就會跑到外面的一層找位子...

不過不管里面的每個電子層能坐幾個，最外面的那個電子層都最多只能坐8個。

而火與炸，就跟最外層的電子數有關。

如果一個原子最外層的電子數正好是8個，那它就處于一種非常穩定的結構中（注：如果該原子只有一個電子層，那么這個數字就是2，比如氦）。

這類原子會非常安于現狀，誰都不想搭理，被稱為惰性元素。

至于那些最外層湊不夠8個電子的原子，那就是另一回事了。

這些原子會整天想著從別人身上掠奪幾個電子過來湊成8個，達到穩定結構。

不過如果電子數實在太少，連4個都沒有，那它又會走向另一個極端，整天想著把這些電子都扔掉，直接做一只躺平狗。

氧原子的最外層電子數是6，只需再搶2個電子就能穩定，所以它基本上就是一個電子掠奪狂。

這種掠奪電子的行為就被稱為氧化反應，而像氧這種特別喜歡搶人家電子的物質，就叫氧化劑。

至于那些喜歡扔電子的物質則叫還原劑，比如說只有一個電子的氫。

如果一個喜歡掠奪電子的東西碰到一個喜歡扔電子的東西，那就直接干柴烈火了。

在一定條件下，雙方會發生氧化還原反應，瘋狂上演你扔電子我接電子的大戲，并最終抱在一起。

而這個過程會釋放能量。

如果反應比較劇烈，在短時間內釋放出了較大的能量，那就會加熱周圍的物質，讓它們發光發熱，這就是燒起來了。

如果這個反應特別劇烈，在極短的瞬間就釋放出了巨大的能量，那就會導致物質快速受熱膨脹并產生沖擊波，這就是炸了。

不過空氣中的氧氣密度有限，想要燒到爆炸的程度是比較麻煩的，一開始軍事專家們也沒有把做炸藥的希望寄托在它身上。

那么炸藥是怎么搞出來的呢？

炸起來！

想收獲一個爆炸的效果，就要實現一個極其劇烈的氧化還原反應，而就這意味著氧化劑和還原劑的密度必須足夠大。

看不上氧氣的人類最終決定自己動手搓材料。

古代的火藥就是由作為氧化劑的硝石硫磺和作為還原劑的木炭混合而成的。

古人雖然不懂氧化還原反應的原理，但是他們知道只要把這些東西搗鼓到一起攪拌均勻，再來點火星，就能噼里啪啦的燒起來。

后來隨著科技進步，新研發出來的氧化劑和還原劑的反應速度越來越快，人類甚至還搞出了自帶“氧化劑”和“還原劑”的化合物。

自己和自己反應，效率直接上天，比如說三硝基甲苯。

簡稱TNT。

炸藥搞定了，接下來的炸彈就好辦了。

在常規炸彈的制作中，人們會把炸藥放到已經塞滿鋼珠的鋼殼子里。

一旦引爆，鋼殼會被炸成碎片，然后混著里面的鋼珠一起四散飛濺，附近的人誰沾上誰死。

不過這樣的威力雖然在普通人看起來很恐怖，但放到戰場上就只能算普普通通。

正如上文所說，普通炮彈的爆炸半徑不過二三十米。

雖然破片和鋼珠可能飛濺數百米遠，但只要你及時趴下或躲在遮擋物后（比如說戰壕），逃過一劫的概率還是很大的。

既然威力不夠，那就只能數量來湊。

比如說俄烏戰場上一天的炮彈消耗量最多能達到3萬多發。

那么為什么普通炸彈的威力這么有限呢？

主要還是因為炸藥本身所蘊含的能量有限。

就拿TNT炸藥來說，一公斤這玩意的能量約為4.2兆焦耳（1兆焦耳大約相當于把1噸重物舉高100米所消耗的能量），而燃燒1公斤汽油的能量是45兆焦耳。

也就是說如果只看燃燒單位質量所釋放出來的能量，TNT炸藥還不如汽油的十分之一。

那我直接把汽油拿到戰場上去扔不就行了？

那樣的話敵人只會像看傻子一樣看著你。

汽油雖然能量高，但沒法作為武器使用，因為它燒得太慢了。

1公斤TNT反應起來，釋放能量的過程只有幾微秒；1公斤汽油燒完則要幾分鐘，完全不在一個維度上。

這就好比你推個三輪車推一天，消耗的能量肯定比葉師傅打出一記詠春拳大。但你推一天車也不會把車推壞，葉師傅一拳下來你骨頭都要散架。

不過換個角度來看，如果能把炸藥的能量數量升到汽油的水平，豈不是爽歪歪？

軍事專家們也是這么期望的，但這個夢想在物理層面上就被卡住了。

KPI實在是提升不了了...

汽油并不是什么稀罕貨，研發出一個能量比肩汽油的炸藥很難嗎？

很難。

上文說過，炸藥是把氧化劑和還原劑混在一起。而汽油和炸藥最大的區別就是，它自己只是一個還原劑，不含氧化劑。

那氧化劑呢？

免費的氧氣到處都是啊。

表面上看只是燒了一桶汽油，實際上還同時燒掉了周圍大量的氧氣。

一個好漢三個幫，大家加起來的總能量當然大。這就是燃燒汽油釋放的能量大的主要原因。

而炸藥就不同了，它是自己和自己反應，所有的能量都來源于自己肚里的那點貨，一點外援都沒有，總能量自然大不到哪去。

另外還有一個重要的情況：

氧化劑往往比還原劑重很多。

就拿氧和氫來說。

一個氧原子能掠奪兩個氫原子的電子，大家一抱團就變成了水（H?O）。

所以如果我們想用氧和氫搭配組成一個內部反應裝置，那么氧原子和氫原子的比例就是1：2。

而一個氧原子的質量是一個氫原子的16倍。

所以這個裝置做好后，氧和氫的質量比就是16:2，即8:1。

也就是說在一公斤這樣的裝置里，會有0.89公斤的氧和0.11公斤的氫。

該裝置內部發生的反應，就是0.11公斤的氫燒掉0.89公斤的氧。

但如果可以燒外界的氧氣，那就是另一個故事了。

在這個情況下，該裝置里就不用放氧，而可以裝滿整整一公斤的氫。

反應起來就是1公斤的氫燒掉8公斤外界的氧。

掐指一算，參與反應的總物質達到了9公斤。它釋放的能量自然遠大于原先那個只有1公斤物質的內部反應裝置。

當然，現實中沒有純度這么高的搭配，比如說汽油是碳氫化合物，充分燃燒1公斤汽油，會消耗3.5公斤左右的氧氣。

也就是說你的汽車油箱里雖然只裝著40公斤的汽油，但同時陪著一起燒的還有140公斤的氧氣，真正消耗的物質加起來能達到180公斤。

只不過那140公斤的氧氣不需要你馱著罷了。

插句題外話，這也解釋了為什么電池的能量密度就是追不上汽油。

因為電池也是一個封閉系統，氧化劑和還原劑都得自己帶著（通過氧化劑掠奪還原劑的電子來形成電流），同等質量下的能量肯定比不上只需要攜帶還原劑的汽油。

目前大多數電動車的鋰電池能量密度都小于1兆焦耳/千克，不到汽油的1/45。

不過在民用領域這不是什么大問題，因為人們可以通過很多技術手段來改善使用體驗。

但在戰場上，強就是強、弱就是弱，沒有模糊空間。

我如果能搗鼓出能量更大的炸彈，就能壓過你一頭。

所以盡管炸藥的能量提升在理論上存在巨大的瓶頸，但軍事專家們還是在孜孜不倦的努力研發，最終還真讓他們找到了突破這種限制的辦法。

而上文提到的炸彈之母和炸彈之父，就是這條賽道的代表之作。

突破！

突破的辦法說起來其實很簡單，那就是跳出傳統炸藥成分的框架，全面向汽油學習。

誰規定炸藥一定要自帶氧化劑和還原劑的？

我也像汽油一樣把封閉系統改為開放系統，自己只帶還原劑、把氧化劑交給大自然，這不就行了？

至于說汽油燒得慢，那是汽油自己的問題：

它的揮發速度太慢，沒辦法在足夠短的時間內和氧氣充分接觸。

而軍事專家們只需要研發出揮發速度足夠快的還原劑就可以了。

有這樣的材料嗎？

隨著科技的發展，現在有了。比如說環氧乙烷，二甲肼等等。

其中環氧乙烷的能量是24兆焦耳/千克，大約是TNT的6倍。

所以它爆炸產生的沖擊波作用面積比同等質量的TNT大40%，沖擊波持續時間也比TNT長得多。

用這種材料做的炸彈，其外殼并不像傳統炸彈那么厚，所以在爆炸中特別容易裂開。這時候環氧乙烷就會瞬間擴散，與空氣中的氧氣充分混合，然后劇烈燃燒爆炸。

這種炸彈的名字叫燃料空氣炸彈，根據具體技術的不同，也叫云爆彈或溫壓彈（溫壓彈會帶一點氧化劑）。

它的具體工作原理是這樣的：

炸彈命中目標后，先用一個袖珍小炸彈把還原劑炸開，等還原劑和外界的氧氣充分混合后，再二次點爆。

這種爆炸所迸發的能量遠遠大于傳統TNT炸藥，而且還會瞬間耗光附近的氧氣，敵人就算沒被炸死或燒死，也會被憋死。

那么，這類炸彈的威力還有沒有進一步提升的可能呢？

有！

終極答案

要想在威力上繼續加碼，關鍵在于找到能量更大的還原劑。

還有能量更大的還原劑嗎？

有，比如說氫氣。

1公斤氫氣充分燃燒釋放的能量是120兆焦耳，能量遠遠大于TNT炸藥和環氧乙烷，也遠大于汽油。

而且氫氣只需要很小的能量就能點燃，點燃后火焰燃燒和擴散速度都極快。

更重要的是，氫氣燃燒的能量輸出有很強的可控性。

人們可以通過對材料配方和結構的調整，來對爆炸威力、范圍和持續時間進行精確控制。

這樣就可以做到能量在大范圍內的均勻輸出，實現對所有目標的無差別毀傷。

可以說氫氣就是還原劑領域的頂配。

但這個物質很少用于武器制造中，這主要是因為氫氣作為氣體，密度很低、體積很大，很難壓縮進炸彈里。

而我國經過多年的研究，終于找到了把氫塞進炸彈的方法：

不直接塞氫氣，而是塞諸如氫化鎂、氫化鈦、氫化鋁這樣的含氫化合物。

此次被《南華早報》報道的非核氫彈就是這類炸彈，它由中國船舶工業集團公司研發，用的是氫化鎂。

該材料的儲氫質量比達到了7.6wt%，即100克氫化鎂中含氫7.6克。

按體積儲氫密度算的話，就是每立方米含氫106千克。這個密度是氫氣的119倍、70MPa高壓儲氫的2.7倍、液氫的1.5倍。

雖然氫化鎂的能量比不上同等質量的純氫，但已經超過了傳統材料環氧乙烷。

此次試驗的主要內容是通過少量炸藥爆炸來激活氫化鎂，然后看看反應效果。

試驗結果就是氫化鎂在爆炸強沖擊下會釋放出巨大的能量。

這是因為爆炸強沖擊會促使氫化鎂熱分解產生氫氣，然后氫氣也會爆炸，爆炸的高溫又會反過來促使氫化鎂繼續熱分解、繼續產生氫氣，然后繼續爆炸...

這套“爆炸循環”極大激活了氫化鎂釋放氫氣的潛能。

而在周圍的氧氣消耗完畢之后，分解出來的鎂還可以繼續和周圍的氮氣發生反應生成氮化鎂，并在這個過程中繼續放熱。

簡單的說就是把氧氣燒完了還能繼續燒，所以持續燃燒的時間特別長。

這就非常適合用在未來可能發生的城市攻防戰中了。

該武器往大了做，可以制成類似“炸彈之母”的裝備，成為新一代“亞核武器”，通過大面積的高溫和窒息來團滅躲在樓房和坑道內部的敵軍。

往小了做，可以做成單兵或無人機武器，精確打擊特定區域的目標。

當然，包括非核氫彈在內的所有燃料空氣炸彈都有一個共同點，那就是沖擊波的峰值強度比不上把氧化劑和還原劑合二為一的TNT炸藥。

所以它們在戰場上的作用以殺傷敵方有生力量為主，不適合用來破壞堅硬的堡壘或重甲單位。

不過因為非核氫彈的持續燃燒時間比傳統的燃料空氣炸彈更長，所以它還是能夠對付一些對溫度敏感較高的軍事裝備的。

比如說輕型裝甲車輛、輕量化外殼的無人機、電子設備、小型艦艇...等等。

而且根據此次實驗的結果，研究人員發現氫化鎂的能量反應程度跟最開始的爆炸沖擊強度關系很大。

初始爆炸的強度越大，氫化鎂的反應就越充分，產生的沖擊波能量就越大。

所以未來該炸彈的沖擊波強度可以通過調整初始炸藥的成分和數量來進行提升，潛力很大。

總的來說，這是一款非常值得期待的新武器，不過它真正的恐怖之處還遠不止于此。

結語.愛跟不跟

此次試驗是完全公開的，不僅有媒體的報道，其論文也可以在公開平臺上看到。

這時候可能就會有小伙伴們表示擔心了，我們這樣公開新武器的研發，不怕別人抄襲么？

沒錯，如果我們的對手們也覺得這個炸彈有前途的話，那他們確實可以馬上跟進。

但如果他們真的有這種念頭的話，就會感到非常糾結。

因為這畢竟是個新材料，最終能不能成功在未來戰場上占據一席之地，現在還是個未知數。

如果今后發現還有其他材料比這個更好使，那之前所有的研發投資就打水漂了。

跟，可能虧到姥姥家；不跟，只能眼睜睜得看著我們一騎絕塵。

這是一道送命題。

那么我們難道就不怕投資打水漂嗎？

關于這個問題，我們可以看一下這個新聞。

就在非核氫彈實驗的幾個月前，即2025年1月，陜西榆林成功啟動了年產量150噸的氫化鎂中試生產線。

這是我國首個具有自主知識產權的百噸級氫化鎂生產線，同時也是全球規模最大的氫化鎂生產線。

盡管我們今天討論了一整篇氫化鎂的軍事應用，但實際上這種材料的主業是新能源產業。

它是一種理想的氫儲能材料，在交通、儲能和燃料電池等新型電力系統構建中有著廣闊的應用場景。

國務院《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》明確提出：“構建安全、多元、高效的儲運體系”。

而相較于高壓氣態和低溫液態儲氫，鎂基固態儲氫體系的高儲氫密度和高安全性就顯得非常突出。只要密封好，運輸起來很方便。

看到這里我們會發現，研發非核氫彈這種新型武器，對于中國來說其實就是個順便的事。

如果最終發現該材料不是戰場上的最優選，那也沒什么損失，因為它還可以繼續在民用領域發光發熱。

這個底氣的背后是我國發達的能源和工業體系。

未來我國的氫化鎂生產規模肯定會持續不斷的擴張，并最終把這個材料干到白菜價的水平。

這也是此次試驗會在世界范圍內引起轟動的原因之一：

這個武器如果真的成了，我們用起來是不會有什么成本上的顧慮的。

對于敵人來說，那就是火燒連營倒計時了。

到時候其他國家會不會在這條賽道上跟進呢？

隨便。

反正工業克蘇魯的所有操作都是明牌，今后我們的新武器研發只會越來越多，連我們自己都不知道哪個新產品會成為未來戰場的主宰，你們愛跟不跟。

最終所有人都會領悟到這八個字的真諦：

大巧不工、重劍無鋒。

全文完

注：本文“非核氫彈”的主要數據來源于公開論文《爆炸強沖擊對鎂基固態儲氫材料的能量激活反應試驗研究》

歡迎大家添加我的個人微信guanyuzhe03，這樣可以和我保持聯絡和催更。我也會定期在朋友圈分享一些資訊。因為添加的人過多，有時候可能會添加失敗，如果是這樣的話，等一段時間再重新添加即可。

歡迎掃描下面的二維碼加入知識星球，加入星球后不僅可以咨詢各種問題，還可以瀏覽之前的精彩問答，以及加入觀雨的討論群（終身制），加入方式詳見星球置頂帖。

本文無表情包版本放在小號上，歡迎大家前去瀏覽。

書籍推薦，靜思老師的新書，喜馬拉雅上收聽量接近3000萬的干貨：