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哥斯拉的核物理,没那么简单

警告:本文有轻度剧透。

1954年发生了三件事情。美国在比基尼环礁引爆了人类第一颗氢弹“喝彩城堡”,实际当量1500万吨是预测值的两倍半;这次核试验原本打算保密,但远超预计的放射尘污染了附近岛屿居民,还沾染了日本渔船“第五福龙丸”并导致一人死亡;再就是,哥斯拉(ゴジラ,Godzilla)在日本诞生了。

比基尼环礁核试验。图片来源

从诞生之日起,哥斯拉就是一只辐射的怪兽、是核武器的隐喻,第一部哥斯拉电影里处处透出广岛长崎和第五福龙丸的影子。就算今天哥斯拉已经转职为英雄和人类的守护者,依然和核与辐射密切相连——比如在2014年版哥斯拉里,正派怪兽哥斯拉和反派怪兽穆托都是靠辐射为生的,属于一个建立在史前强背景辐射之上的远古生态体系。

729px-Gojira_1954_Japanese_poster.jpg1954年初代哥斯拉的海报。图片来源:wikipedia

不过提到辐射,可就有些说头了。

古代的辐射,有那么强?

1954年版哥斯拉中,科学家发现它的放射性脚印时,还发现了一只三叶虫,如果这线索是有意的,那哥斯拉至少是二叠纪或更早的生物,因为三叶虫在二叠纪末期那次史无前例的大灭绝中消失了。

二叠纪末距今2.52亿年,而2014版电影中则将哥斯拉模糊地设定为“数百万年前”。不过无论是二叠纪还是几百万年前都有一个问题——那时候背景辐射也没多强啊。

平均来说,自然界里的固体放射性元素导致地表的伽马辐射量大约是0.48毫西弗/年,相比之下哪怕人体内含有的钾40也能提供0.29毫西弗/年,来自宇宙射线的也有大约0.39毫西弗/年,吸入空气中的氡可以带来1.26毫西弗/年。相比之下,就连做一次头部CT也有2毫西弗。不管哪一项都是无关紧要的,就算增强十倍,恐怕也喂不饱哥斯拉这样的大家伙。

Atomic_Testing_Museum_weather_display.JPG美国内华达州国家核试验博物馆门口的标牌,第二行左起就是当时来自大地和宇宙的背景电离辐射,其数值 9.8 μR/h (0.82 mSv/a)和全球平均值相当。图片来源:wikipedia

如果真的倒退一千万年或者两亿年,宇宙射线没有什么本质变化,会改的也只有环境和生物体内的铀、钾、钍之类。问题是,地球有足足四十六亿年历史,里面的自带放射性元素历史要更加久远,那对于一坨地球整体来说,过了44亿年、46亿年还是48亿年,会有本质区别吗?显然不会有嘛。半衰期短的那些都衰得差不多了,能挺过46亿年的也不在乎多个一两亿——钾40半衰期12亿年,U238半衰期4.5亿年呢。

当然,现实要稍微复杂一些,因为这些放射性元素的分布并不均匀,随着版块活动会变。譬如,一大波地壳形成发生在28-26亿年前,就导致更多的放射性元素被运输到了地表。根据一项估算,生命起源时(38亿年前)来自地壳的伽马背景辐射和今天相当,但真核生物起源时(约20亿年前)这个数值就变成了两倍,地史上最高值可能达到了今天的4倍。类似地,在生命诞生之初,来自体内的钾40辐射量可能是今天的8倍——但这也没什么嘛。至于哥斯拉这种历史不过两三亿年的晚辈后生,就连这都够不着了。

radiation.png地史上背景辐射的估计值,方块为生物体内源辐射,三角位外源辐射,叉子为二者之和,菱形为地壳形成的比例。图片来源

辐射能“吸收”吗?

在电影里核辐射的存在形态很奇怪。比如开场部分采掘工人说他们挖开了洞穴之后,和空气一接触,辐射量就开始显著上升,仿佛发生了什么化学反应——但是核辐射来自核反应,化学反应那点能量根本无法影响它。1g铀元素不管是做成单质、氧化物还是硫酸盐,都不会影响它的衰变情况。(而且,那个洞穴明显是天然存在的而不是人挖出来的——但如果天然存在的话,被挖开之前洞里难道一点空气都没有吗?)

但更加奇怪的是核事故厂址,因为怪兽穆托的存在,一个熔毁的核电站隔离区内居然没有辐射。(即便如此,看读数是零就摘帽子也太草率了!上次《普罗米修斯》里这么做的那个人下场你不会忘了吧!)电影的解释是它以辐射为能量来源,把辐射全吸收了——可是辐射不是什么游荡的气体,它是直线前进的。好比说你有一个点亮的灯泡,你要想“吸收”它的光,唯一的办法是把它严严实实包起来,在它边上不管放什么(除了黑洞之外)都是无效的。类似地,如果你真的想让仙人掌吸收电脑发出来的那些(其实是无害的)电磁辐射,唯一的办法是把电脑放进仙人掌里面。

slide_338869_3467643_free.jpg隔离区里的父子俩因为读数是0就摘下了头盔。这真是……图片来源:Huffingtonpost

还有,就算是包起来的话,也不能解决次生辐射问题。很多正常同位素在遭受强烈放射性之后会被“打”成有放射性的同位素,所以一旦遭到核辐射,撤离到安全地带之后首先要丢掉身上衣物、清洗全身。一次严重熔毁肯定会伴随这种现象,所以穆托要想打扫现场恐怕还要把很多遭沾染的东西吃掉。

一颗核弹有多少辐射?

片中反复出现大兵们和(没爆的)核弹近距离接触的场景,而且每个场景里都没有防护服。这样真的没关系?照理说是没事儿, 不过……

MV5BMTQ2ODk0NTA1OF5BMl5BanBnXkFtZTgwNzEwNjI3MTE@._V1__SX1537_SY701_.jpg背景为运输核弹的火车,可以看到士兵的穿着都是普通野战服装,没有针对核辐射防护。图片来源:imdb

标准的裂变原子弹使用的“燃料”是U235或者Pu239。U235的半衰期长达7亿年,换言之就是它衰变得特别慢,单位时间里放出的辐射很少。更重要的是,将军说过要用千万吨级以上的核武器对付大怪兽,这个量级必须是氢弹才办得到——现有的纯裂变原子弹最大的才50万吨当量,而氢弹破千万吨那是轻而易举,人类历史上引爆过的最大氢弹“沙皇”当量高达5000万吨。氢弹虽然要靠裂变弹“点火”,但主要燃料是氢的同位素,其中氕和氘都是稳定的,氚虽然不稳定但只会发生穿透力有限的β衰变,一层钢板挡住它很轻松。

所以其实一颗没爆的核弹放出的辐射量极小——但是如果是这样的话,它是怎么被怪兽穆托发现的?

之前说过,自然环境里到处都是背景辐射(所以当老爹掏出个测辐射的仪器,却看到一串零的时候……他十有八九是买了个劣质产品)。而背景辐射之间的差异还非常大,比如英国人每年受到2mSv,而芬兰人就有7mSv。要在这种环境下于数百公里外准确找到核弹而非温泉什么的,还真是了不起的成就……

诚然,这核弹是人类故意想让它找到的诱饵,所以也许人撒了点儿什么放射性物质,但是撒完了也不给运输的士兵任何防护,未免太不人道。而且这样真的不担心半路货被劫吗?如果诱饵和真货可以分开,那分别运输不就是了!到了指定地点再会合,就不会出现电影里的惨剧了吧?

不过考虑到它连俄罗斯人的核潜艇都能从海里捞上来……嗯,也许它就是天赋异禀,自带核弹头感应器呢。应该谢天谢地它找到的是运输中的核弹,而没有把美国的洲际导弹基地给一锅端了。

总而言之,辐射不是个容易打交道的玩意儿,虽说怪兽片科学上向来也不严肃,但既然你能拍,就不能不让我吐槽。不过其实我个人最关心的是这件事情:片尾的核弹最后也没有拆除对吧?结尾的白光场景是它炸掉了对吧?主角昏迷的时候倒计时只剩下5分钟了,这5分钟真的能把核弹搬到足够远的地方、让旧金山毫发无伤吗?或者直升机有足够的时间把主角本人运到安全的地方吗?毕竟旧金山不是哥谭。

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The End

发布于2014-06-14, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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