慕容青草的博客
哲学园地
戴榕菁
在有关作为大规模工业化核聚变之产物的氦气污染问题上的一个被用来欺骗公众的谎言就是工业化产生的氦气会和通过所谓的大气逃逸（Atmospheric Escape）跑掉的氦气达到平衡，从而维持氦气在大气中的作为微量气体的浓度，因而不会导致地球由于大气中的氦气浓度急剧上升而被窒息。
而从80亿人中除我以外没有一人出来反驳上述谬论这一点来看，这个世界的人们似乎还真不假思索地相信了这种明显的谎言。过去一个多世纪以来，以各种虚假的物理实验为例，地球文明一而再再而三地向宇宙文明证明了自己是多么容易地接受谎言，或甚至说是多么热爱被谎言欺骗。而这次的所谓大气逃逸可以平衡大规模的工业化产生氦气从而保持氦气的微量浓度的谎言得以盛行再一次验证了地球上的人类文明是多么地喜欢被谎言欺骗！
本文来谈一下所谓的大气逃逸平衡大规模的工业化产生氦气的谎言是多么地不值得一驳。
1）所谓的大气逃逸有多种形式。其一是在大气层的边缘空气极其稀薄，因而那里的空气逐渐地与外太空的真空融合在了一起；与此同时，所有气体中质量最小的氢气与氦气在大气层最外端中占比最大。基于统计物理的知识，我们知道，那里会有极少数的分子的速度达到了分子速度的麦克斯韦-玻尔兹曼分布的长尾巴段，从而超出地球引力逃逸速度所以可以逃离地球。
于是别有用心的人士就把这一点拿出来文章。他们首先以氦气球会很容易飘上天空为例来暗示（这是骗子最常用的手法）人们，氦气因为质量小所以都飘到大气层边缘去了，所以即便核聚变产生再多的氦气我们也不用担心，反正它们都跑到大气层边缘去了。
但事实是，氦气不同于氦气球，当氦气进入大气后，它会弥漫在整个大气层中。只不过由于它们的质量小，所以在同等温度下的平均速度与重力加速度产生的速度的平均值相比就显得相对较大，所以可以飞得比除了氢气之外的其它气体分子更高一些。但是，它们的速度快是向所有方向的平均速度都快，而向上的平均速度与其它气体分子的向上的平均速度一样是所有方向上最慢的。因此，对于氦气本身在大气层中的分布来说，它们在大气边缘的密度也仍是最低的。
至于麦克斯韦-玻尔兹曼分布的长尾巴之所以会被称作长尾巴就是因为粒子速度处在那个部分的几率极小（接近零）。也就是说，即便是在大气层的边缘的氦气，其原子能够获得逃逸速度的几率也是极其微小的！
因此，在正常情况下，指望氦气由于质量小而逃逸地球要比夏天指望通过放屁来散热更不靠谱。
2）太阳风会把大气边缘的氦气吹走一些。这听起来好像比前面提到的通过氦气分子自己的热运动来获得麦克斯韦-玻尔兹曼分布的长尾巴速度的几率更大一些。其实，就好比夏天放屁散不了热，就指望来一阵飓风帮助散热一样也根本不靠谱。这是因为太阳风不一定就能打在对太阳来说是小小的地球上。就算它打在了地球上，地球磁场本身就有抵抗太阳风的能力，更何况如前所述，在大气边缘的氦气本身只是弥漫在大气中的氦气的极小的一部分而已。
当然，当太阳风强到一定程度的时候，它是可以突破地球磁场的防护，它甚至可以把整个大气层吹散。但是，指望太阳风把大气吹散的状况发生来解决可能出现的由核聚变人造太阳产生的氦气导致地球窒息的危机要比有人发现自己家里闹鼠灾就干脆一把火把房子点着了还要荒唐。他点着了房子，可以搬家到别的地方，但如果地球大气层被太阳风毁掉了，那就没地方可去了。
3）而实际上目前已知的大气中氦气逃逸的主要方式是被极地风（polar wind）吹走【[1]】。极地风是导致包括氦气在内的所有气体逃逸大气层的一种主要途径。但极地风是由地球磁场的磁力线在极地的开放性造成的，因此它只对带电粒子发生作用，而在所有的气体分子中氦气分子（原子）是最不容易带电的（或者说最不容易被离子化的）。也就是说，假如指望极地风能把由工业化大规模产生的可能导致地球窒息的氦气吹走，就好比指望用水冲走混在一锅米中的石子一样，只有先把米冲光了才可能把石子冲干净，完全不靠谱。
4）即便现在地球上氦气存量极其微小，要想通过大气逃逸来消除地球上现有的氦气都需要经过1500亿年（也就是宇宙从大爆炸到现在的这段时间的十倍再加上一百亿年）的时间【[2]】。一旦遍及世界的核聚变人造太阳日夜不停地大规模地将海水转化为氦气，那时大气中的氦气浓度可以比现在高上不知多少万倍，你想指望大气逃逸来降低大气中的氦气，真比用电风扇吹散空气雾霾还要不靠谱！！！
那么，当大气层中的氦气浓度上升了之后，是否氦气的逃逸速度也会增大而达到平衡呢？如果有人抱有这种幻想的话，那比做梦都不靠谱。首先，前面说过氦气的主要逃逸方式是被极地风带走，但氦气又因其最难带电从而是最不易被极地风带走的，而工业化大规模产生氦气后并不会改变氦气是最难带电的这一现实！
退一万步说，假如氦气突然魔术般地变得和氧气一样容易带电了，是否就容易被极地风带走从而达到平衡从而维持氦气在大气中的微量存在呢？答案是：不可能！。。。。这是因为所谓平衡指的是产生的多，消耗的多。其前提是产生的多，消耗的才多。假如氦气在大气中仍然以微量存在，就不可能有大量的氦气逃逸形成平衡。所以，即便氦气的逃逸与氦气的生成达到平衡，这个平衡的量也仍然是随着工业生产的量的增加而增加。这里的关键不在于是否平衡，而在于是否有源源不断的供给；如果生产的量不断上升，就不可能通过平衡来维持氦气在空气中的微量。
目前有关大气逃逸的文献报道非常混乱。绝大多数文献都是想当然地说只有氢气和氦气才会逃逸，理由是它们很轻。只有少数文献告诉我们说地球每年逃逸掉的气体是几百吨【[3]】，而每年逃逸掉的氢气加氦气是90吨 【2】。可见地球每年逃逸掉的其它气体要超出逃逸掉的氢气加氦气。我估计这一方面因为氢气和氦气含量少，另一方面因为氦气不容易带电，而导致气体逃逸的主要机制是针对带电粒子的极地风。考虑到氢气和氦气在大气中的量远少于其它主要气体，90吨与几百吨的比例也已经是非常高了。这种高比例虽然与氢气和氦气的质量小有关，但却是间接而不是直接地有关。它是因为氢气和氦气跑得比较远（外逸层的顶层是从800公里到190000公里），那里受到来自太阳和宇宙的高能射线的机会大，所以即便氦气是最不容易带电的，在那样的高能辐射的环境下，也相对容易带电。当然，所谓的每年90吨的氢气加氦气的逃逸中的氢气比例应该远高于氦气，一方面因为氢气本身就很容易带电，另一方面氢气比氦气还要轻。
其次，目前大气中高浓度的氧气和氮气也没有因为大气逃逸要迅速减少到可怕的程度。所以，即便大气中的氦气的浓度和今天大气中的氮气浓度一样时，也不可能因为大气逃逸而降低到安全的范围。不过，大气中的氦气浓度用不着和今天的氧气浓度一样更用不着和今天的氮气浓度一样，只要是今天的氧气浓度的一个分数，地球上的动物就基本上死得差不多了-------一旦这种状况发生，那将是极其绝望的终局，因为人类没有任何办法改变那一一步步到来的结局！
另外，一旦核聚变人造太阳获得成功，其分布将会是遍布全世界，而不会是专门在南北极去建厂，所以由此产生的氦气即便100%都是带电的都不可能很快被极地风带走！！！
有人会说，科学家不是说10的几十次方年之后太阳系就结束了吗？
问题是，核聚变人造太阳的出现，可以把10的几十次方年改写为一百几十年甚至更短！！！----这是你们想要的结局吗？？？
讨论
目前世界各地（以中国美国法国为首）的科学家们热火朝天你追我赶地努力实现核聚变人造太阳发电的大跃进竞赛的盲目性之一大要害是根本没有对大规模产生氦气可能带来的危及地球生命的潜在威胁的一个全面的调研，而是一味地追求功利和名声，不顾一切向前跑，向钱跑，不回头！
这里突出的表现是目前有关氦气的分布和逃逸的讯息极其混乱。我是出于哲学分析本能，习惯性地从现有的混乱信息中抽丝剥茧地找出其中确定表明大规模工业化产生氦气可以带给地球的致命危害。但如果你不仔细地去分析现有的讯息，很容易被各种混乱的数据给误导。
比如，几乎所有的文献都会告诉你，氦气会象氦气球一样地飘向外逸层（100公里以外的大气层），而忽略了热力学的基本知识所告诉我们的气体在大气中是会弥漫在整个大气中的。我能找到的所有关于氦气在大气层中的分布都是从100公里开始的，100公里以下根本没有测量曲线。但他们却又告诉我们说大气中有0.000524%的氦气是氢气的10倍。
其实，自然中只有相互不溶的液体才会在重力作用下出现上轻下重的分层现象，固体颗粒则按体积大小进行上大下小的分层，而气体则由于其分子自由程远大于气体分子直径而相互之间彼此渗透弥漫，且在重力的作用下会按照玻尔兹曼分布式出现下面的密度稍微高于上面的密度。之所以会出现大气层最外端只有氢气和氦气的状况，是氢气和氦气的平均速度相对于重力产生的向下的平均速度大因而可以跑得更远，但不是说它们一心只想着往外跑而不向下跑。在重力的作用下它们向下跑的平均速度当然要大于向外跑的平均速度。即便是在外逸层向外跑的分子，只要它的速度没有超出地球的第一宇宙速度（7.9公里/秒），它就最终还是会跌向地球；当它的速度超出第一宇宙速度但小于第二宇宙速度（11.2公里/秒）时，它会绕着地球运动，所以仍在地球大气层内；只有当它的速度大于第二宇宙速度时，才会逃离地球引力。特别是氦气不带电，除了分子碰撞之外几乎没有什么力量可以阻挡它在重力作用下向下跑，而它的体积小决定了它与其它气体分子发生碰撞的几率相对也较小！
至于为什么会出现现有的对氦气分布的测量数据都是从100公里向上进行的这种现象，我能想得到的原因就是搞测量的人怕麻烦。这是因为当氦气作为微量气体存在于大气中时，要想测量它的量需要用比较精密的诸如RGA（Residual gas analyzer）的仪器来将0.000524%的氦气与99.999%的其它空气成分分离出来，太麻烦了，而在800公里以上，基本上能采集到的就是氢气和氦气，测起来就容易得多了。至于100公里到800公里之间，虽然还有氧气，氮气和氩气，但是因为比例大大减小，所以对样本中的氦气的测量相对就容易多了，但是其精确度应该是比不上在800公里以上的采样。
如果不是以上的原因，那么为什么不测100公里以下的氦气就令人费解了。常言说的好：事出反常必有怪！可能会是什么怪呢？
不管它是什么怪，就如同前两年在推翻狭义相对论时我常说的一句话：逻辑的是一致的，不可能说在别的地方成立的逻辑到了这里就不成立了。如果在实验室里的空气混合物中的氦气是弥漫在整个容器中的，就不可能说到了大气中氦气一心想脱离地球只往上跑而不往下跑。玻尔兹曼分布律不可能只适用于实验室而不适用于大气！！！
另外，从有关空气逃逸的数据都是把氢气和氦气混为一谈这一点也可看出连将在外逸层中唯二的氢气与氦气分离恐怕都不是一件容易的事，就可以想象人们为了偷懒而不去精准测量正常大气中的氦气沿高度的分布的苦衷了。
至于氦气逃逸的讯息，而如前所述，那更是混乱。
此外，目前在氦气的工业需求和可带来的利润的影响下，学术界关于氦气的研究都是如何保护地球环境中的氦气，完全没有对一旦大规模地日夜不停地产生氦气的后果进行研究。这种集体性的顾前不顾后的功利性态度本身就是极其有害的！！！
相关链接：
[[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
