如果一切都根据麦克·邓恩（Mike Dunne）的计划进行，到下一个十年结束时，美国将建成自己的首个核聚变发电厂。每秒16次，装有液氢的两毫米宽的胶囊被装进一个钢制腔室中，并被一个384激光束攻击。物质将转变成能量，驱动涡轮机将十亿瓦特的核能注入电网。

但是，并不是所有的事情都如计划般进行。为了可行，核聚变发电站需要产生的能量多于消耗的能量。但是，除了核武器，科学家还从没研制出一个可以做到这一点的核聚变反应。半个世纪以来，他们一直在努力控制聚变反应，并且都没成功，只是徒劳地调整他们的理论，再试，再失败。

美国国家点火装置的科学家调整了192束激光的目标。这些激光将会射向一个氢胶囊，试图点燃并引发核聚变。

位于加州劳伦斯利福摩尔国家实验室的价值35亿美元的国家点火装置本应该结束这个挫败的循环。计算机模拟显示，用世界上最强劲的激光装置发射的192束激光点燃氢胶囊，将胶囊在百万分之一秒内压缩到原来直径的四十分之一，这相当于将篮球缩小到豌豆的大小。内爆之迅速，将会导致氢燃料短时间内被点燃。自维持的核聚变反应释放出一个氦核和一个中子以及和激光输入的100倍一样多的能量。

2009年，NIF官员信心满满地宣布，到2012年9月30日，他们将宣告核聚变反应产生净能量。这是一个被称为“点火”的里程碑。那个截止日期来了又走了。激光就像科学家希望的那样工作，传送能量到它所应该去的地方，但是点火失败了。至于原因，科学家还不能解释。实际上模拟并不准确，将原本已经极小的氢原子球压进完美的圆斑中，表现得出乎意料的困难。

“自然就是想要打败你。”HIF的核聚变助力主管约翰·爱德华（John Edwards）表示。

现在他和其他官员担忧压缩氢原子小球的困难会让他们的激光核聚变梦流产。他们的新目标仅仅是论证出激光点火是否可以在NIF或者其他任何未来的设备上实现。

如果不能，那么核聚变能唯一可预见的希望就在ITER——一个价值200亿美元的法国建筑底下的设备。这台设备使用的是磁力而不是激光来引导核聚变。虽然承受了内部后勤和财政的阻力，ITER物理学家仍希望获得点火，并在21世纪20年代晚期开始对磁引导的核聚变发电厂展开工作。

接下来的几年将是决定NIF激光法是否是能源生产的一个选择，或者是否所有核聚变的希望都将转向海外的ITER上去的关键时刻。

“我们不知道究竟需要发生了什么才能获得点火。”美国国家能源部NIF点火项目经理柯克·利维多（Kirk Levedahl）表示。

恒星的能量

NIF的口号是“将恒星的能量带到地球。”但是这只是对该设备被建造用来做什么的一个相当冠冕堂皇的描述。太阳的重力是如此的巨大，以至于在那个巨大的恒星中，一秒核聚变输出的能量如果转化为电能的话，将可以满足地球一百万年的需求，还没有任何机器能够与之匹敌。

NIF是次优选的设计。在一个规模非常小的工厂里，可以获得恒星那样的环境并且在一次数分之一秒内刺激核聚变。在重力场中，NIF将运用世界上最强劲的激光来压缩胡椒粒般大小的胶囊液氢燃料，将其变成一个原来体积六万分之一的高温致密小球。在那个微小的小球中，核聚变的级联反应将释放比激光输送高出数倍的能量。

2009年前，物理学家还从没尝试过NIF所使用的百分之一能量的激光。他们也从未研究过塞进小球中的和日核一样炎热致密的物质。外部审查小组警告过：“大量的科学挑战还停留在获得点火。”但是NIF的官员有足够的信心做出决定，并宣布他们将在2012年9月前点燃胶囊。“我认为在我们开动机器以后，将在相对短的时间内点火。” 利弗莫尔市当时的市长乔治·米勒（George Miller）在2009年NIF的剪裁仪式上这般说道。

众多的自信来自于计算机模拟。但实验不像视频游戏是真实世界的近似。每一个模拟包含了超过百万条代码，塞满这些代码是用来描述一旦激光点火，胶囊里的原子核将会碰到的每次推拉的数据和公式。所有模拟涉及的数据都是基于良好测试的理论和严格实验，包括几百次热核弹爆炸观测。世界上最快的超级计算机需要数天到数周的时间才能给出结果。

结果基于新形成的氦核的命运。氦核会从胶囊的中心向四方喷射出来。如果胶囊像模拟一般被压缩，氦核将不能够逃逸。就像在黑夜里穿过浓密的森林，一头撞到树上的可能性很大，或者，在这个例子中，撞向氢核。每一次这样的碰撞都会产生热。热量反过来会刺激更多的氢原子核聚变，从而产生更多的氦。核聚变将很快变成自维持系统，朝着产能迈出巨大的一跃。

听起来不错，但是相关科学家是慎重地乐观的。他们知道任何模拟仅仅只是和输入进去的信息一样好。“每个人都知道这是一个超出我们能力的推演。大家都认为我们不能够推演出来。” 利维多说，“但是，这是我们可以得出的最好结果了。”

两个氢同位素，氘核和氚核的融合会产生一个氦核和一个中子，并释放能量。

艰苦的跋涉

2010年9月，预测终于收获了实验。物理学家向一厘米长的叫作黑体辐射空腔的金属圆筒点燃了NIF激光。飞快的脉冲激发黑体辐射空腔释放出X射线，然后X射线轰炸着胶囊内储存的氢燃料，胶囊的外壳气化爆炸，触发了火箭效应，这让氢原子飞速地向内收缩。

这几步全部依照计划进行。但是一旦胶囊开始崩塌，奇怪的事情就发生了。胶囊弯曲成了无定形的一团，而不是像模拟预测的那样保持球形。物理学家已经特别设计了带有192条激光束的国家点火装置（NIF）从各个方向开火，就是为了在胶囊内爆炸时保持对称性，但是压缩的胶囊看起来更像是被两只手挤压的水球。

在试验运行的过程中，胶囊会开始对称地压缩，但是随后一些小团块出现在它的表面。内爆继续，这些微小的缺陷指数倍地增长。胶囊表面的小丘变成了大山，微斜的小槽变成了深谷。在十亿分之一秒内，开始时看起来光滑完美的球此时看起来更像是中世纪骑士的狼牙棒。

这些混乱的早期实验清楚地显示出点火不会乖乖地被搞定。“结果告诉我们，这将会是一场极其艰苦的跋涉。”利维多说。

物理学家飞快地转换了他们的计划。贯穿整个2011及2012年早期，他们中的很多人预期他们位于点火的边缘，物理学家仅仅试图简单地搞明白到底出了什么事。

他们设计了常规目标，安装监控设备来探测内爆的特殊性质。

NIF的物理学家确定从被辐射的黑体空腔释放出的X射线并没有均匀地压缩胶囊。此外，弯曲的胶囊有时候会在它塌缩的时候断裂。这让外部的冷粒子与内部的高温物质混合，使任何核聚变反应都短路了。

作为回应，NIF团队扭曲了黑体辐射空腔的设计，重新设计了激光束，以便激发更对称的反应。物理学家还调整了激光脉冲，这样它可以传递最佳的力来促成燃料壳的压缩。到2012年，NIF在内爆胶囊方面获得了重大的进展，更大程度地压缩胶囊，而同时又保持球形。

即使这样，到2012年那个截止日期到来的时候，点火连接近可行都没有达到。根据12月的报告，到那时，获得的最高的能量输出仅达到了需要激发氦撞击点燃燃料所需能量的三分之一。

面对意外

穿过利弗莫尔的校园，这个从前为第二次世界大战训练海军飞行员的训练场地难以说明为什么NIF错过了靶心。一个巨大的“将太阳带到地球”的横幅悬挂在主综合设施的外面。科学家看起来还很乐观，渴望克服曲线球核聚变。

这是因为，物理学上的问题错误的和正确的基本上一样多。物理学家希望他们的理论尽可能精确，但是他们也知道他们的理论有时也不完整。确定意料之外的现象是构建更好理论的关键。

NIF主任爱德华·摩西（Edward Moses）指出了另一个创纪录的设施：欧洲的大型强子对撞机。它是世界上最强劲的粒子加速设备。机器的主要作用是观测叫作希格斯波色子的粒子。希格斯波色子是标准模型的一种基本粒子。标准模型是一个描述宇宙中所有力和粒子的前沿理论。2012年7月4日，物理学家自豪地宣称他们发现了希格斯玻色子。

但是从那之后，LHC的物理学家的兴奋严重衰退了。是的，他们发现了希格斯玻色子，但是到目前为止，粒子看起来就跟理论描述的一模一样。实验证实了标准模型，但是除非是奇怪的东西出现，物理学家没办法添加或者改进这项理论。NIF的物理学家希望他们的模拟能变得更好，而LHC的物理学家却抱怨他们模拟得太好了。

“自然母亲是非常残酷的。”LHC的物理学家雪城大学史蒂文·布拉斯（Steve Blusk）说。他的这份陈述让人不禁回忆起爱因斯坦的“自然想要击溃你”的抱怨。

虽然这一步令人挫败，NIF的问题却正在帮助物理学家理解物质在比日核更高温度的环境下是如何表现的。摩西表示，他们所学的知识将被整合入模拟中，以便能更好地预测。尽管如此，他对两个数十亿美元的设施的比较只能到此为止了。LHC是被建造用来研究宇宙的基础事物，而NIF则是被建造用来点火的。“对于核聚变，存在着根本不同的动力学。”摩西说。

核聚变的永恒未来

核聚变点燃了剧烈的辩论。支持者指出核聚变包含任何已知产能过程中最高的能量。一克氢燃料包含的能量和13.5吨煤炭所含有的能量一样多，并且，燃料随手可得。没有辐射和对环境有害的废料，也没有核心熔毁的风险。

反对者则争辩道核聚变不实用，极其昂贵，难以获得。只要想一想物理学家尝试利用的挫败史，就可想而知了。

探索始于第一次用于核武器的核聚变演示。1952年，曼哈顿计划的科学家爱德华·特勒（Edward Teller）和史坦尼斯洛·乌拉姆（Stanislaw Ulam）开发出了一个热核武器。这个武器其实是将两个炸弹装进了一个容器里面，失控的裂变反应释放出的X射线可以压缩装有氢原子的小罐，迫使其聚变，释放出与数百万吨TNT炸弹相当的能量。

在20世纪50年代末，利弗莫尔的物理学家约翰·纳科尔斯（John Nuckolls）以炸弹作为和平使用核聚变能的灵感。他意识到如果他显著减小氢原子罐的尺寸，就可以引导核聚变，而不需要核裂变的火花塞。他预见了一个装有氢原子的小胶囊被放在一个黑体辐射空腔中，如果黑体辐射被施以大量（不到核武器级别）的能量，它将释放出X射线内爆氢原子，非常像炸弹内所发生的。

重新开始

1960年发明的激光似乎是开启核聚变翻滚过程的绝佳传送机制。1974年，劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore）排了一列激光装置来测试纳科尔斯的想法。这些激光装置分别是Janus、Cyclops、Argus和Shiva。由于激光技术还处在它的婴儿时期，科学家将集中精力在改进激光射击的可靠性和完整性上。后来，一个名叫Nova的十光束激光出现了，它于1984年在利弗莫尔被建成，用于获得点火。自从计算机模拟预测Nova获得成功后，它就从未被停用过。

如果不是比尔·克林顿（Bill Clinton）总统的话，激光核聚变的探索可能已经停止了。1993年，他宣布对《全面禁止核武器试验条约》的支持，并且命令能源部找到维持核存量而不会引爆任何炸弹的方法。建造激光设备来获得点火可以不通过爆炸来测试核兵工厂的组分。毕竟，纳科尔斯最初的想法是基于氢弹的构架。NIF是作为国防项目而构想的，受国家核安全管理局监管，这样的发展对于核聚变能量的研究室是有利的。

这种防御－能源关系的不好之处在于它使已经有争议的研究线路又增添了一个污点。尽管NIF到了2012年9月的点火截止日期时仍然失败了，但NNSA注意到该设施已经解决了关于美国核储备的几个麻烦的物理问题。这对于美国军方来说或许是个好消息，但是却不能确定，因为细节是保密的。另一方面，公共信息却并不那么鼓舞人心，特别是对于那些要证明NIF数十亿美元标价合理性的官员们来说。

NIF的物理学家倍感压力，但是他们仍然在为自己的路径记录辩解。“已经有了巨大的进步，”亚历克斯·哈姆扎（Alex Hamza）表示，“我不认为外面的人能够理解。” 亚历克斯·哈姆扎领导了NIF黑体辐射空腔目标的产出。

在NNSA最近的报告中，加州大学和美国国家科学研究委员会认同了哈姆扎的评估。他们引用了研究者们自第一次惨不忍睹的激光射击以来稳定的进步作为证据，表明NIF可以在点火领域更进一步。但是报告也总结了压缩问题对于NIF或者其他任何设施来说都可能太难了。NNSA规定的目标不再是获得点火成功，而是到2015年9月为止，要确定用NIF的方法获知点火是否可行。与此同时，代理机构已经减少了用于点火的激光枪的数量，用于支持更多的武器和基础科学的研究。

通过NIF的真空密封实验腔的视窗，研究者可以观察192束激光射向一个放置于叫作黑体辐射空腔的目标容器中的氢胶囊。

NRC建议核聚变的科学家不要把鸡蛋放在同一个篮子里，呼吁增加可替代性的激光和目标设计的研究。比如，纽约罗彻斯特大学的Ω激光就正在试验向一枚氢弹珠直接点火，而不是射向黑体辐射空腔。利弗莫尔的官员曾希望点火的飞速成就能让科学家和官员聚集NIF的激光核聚变途径，但是，相反的是，资源被分散了，他们渴望试图寻找其他可行的方法来内爆氢燃料。“事实是我们现在并未拥有任何预测的能力。” 伦敦帝国理工大学的物理学家史蒂文·考利（Steve Cowley）表示，“任何进步都将成为一个猜测。但是那就是为什么你要进行测量的原因。它让你知道接下来该做什么。”

考利还指出使用激光并不是力争核聚变的唯一途径。很多科学家都支持ITER的使用强磁来加热和约束氢等离子的替换方法。虽然这个方法有着自己昂贵的挫败史，六个国家加上欧盟正花费两百亿美元在这个项目上。有这么多的钱砸在NIF和ITER上，接下来的十年将会决定核聚变能的命运。

那些不确定性并未阻止麦克·邓恩。他描绘着自己核聚变能发电厂的蓝图，满怀信心地认为自己将获得实现计划的机会。“我从未相信等离子体物理学家们规划未来的能力。”他说，“但是我坚信他们很快就会转危为安。” oZ5O+kfLsBDfKqLkNcWSMB+3sIJ9RFKT/H0k/dg+dIqTrUoNrGdxG8fWRwc7dCw4