2017-01-28 13:13
爆竹声声辞旧岁 总把新桃换旧符。1月26日鸡年将至，中国大众又在放鞭炮的时候，美国哈佛大学的科学家艾萨克·席尔维拉和朗加·迪亚斯宣布成功制取了金属氢，1月27日英国BBC也报道了这一消息。古往今来无论是鞭炮还是炸弹甚至原子弹的引爆，都使用普通火药，而金属氢作为一种预言中的爆炸物，将对世界带来颠覆性的影响。
氢元素具有不同的物态，理论预测高压下它将变为金属氢
氢是我们十分熟悉的元素，作为元素周期表的第一号元素，它由一个质子和一个电子组成，常温常压下氢是气体，当温度降低到20K时变为液体，进一步降低到14K时成为固体。另外，常温下加压到5.4GPa（5.4万个大气压），氢气也会变为固态。1935年Wigner和 Huntington两位科学家从理论上分析，称氢在超高压下可能变成金属，不过他们计算的压强是25GPa。20世纪60年代，科学家们把碘加压到17GPa以上，使它从绝缘体变为金属，增强了人们对金属氢存在的信心。然而，氢毕竟是最简单的元素，它从气态转变为金属的难度远高于人们的预期，早期使用冲击波法、等熵压缩法达到百万大气压的压强，虽然氢的状态发生了部分变化，但拉曼光谱分析表明这时的氢仍是固态分子氢。
DAC技术可以实现数百万个大气压的压力，为金属氢的研究和制取提供了条件
美国发展出金刚石对顶砧容器（DAC）技术后，静态加压能力与了更大的提高，DAC技术可以获得数百万个大气压的压强，同时便于通过光的吸收和反射等特征进行性质检测。今年哈佛大学的金属氢制备，使用的就是DAC技术。理论预言称，超高压下制备出金属氢后，它可以在常温常压下维持自身金属状态，这也是金属氢和固态氢最直观的区别。
哈佛科学家们使用DAC技术，在495GPa下获得了金属氢，但这一成就还有待同行证实
根据理论分析，原子金属氢的转变压力为495GPa，这也正是两位哈佛教授金属氢制备试验的容器压力。制备金属氢需要近500万个大气压难度极大，人类为什么要这么热心于制取金属氢呢？这显然不是单纯科学探索的兴趣，而是金属氢具有很高的实用价值，尤其是军事价值，所以金属氢一直高压物理学界研究的热点之一。根据理论预测，金属氢作为超高含能物质的能量密度高达218kJ/g，是TNT炸药（4.65kJ/g）的约50倍，是综合性能最好的奥托金HMX炸药（5.53kJ/g）的约40倍。换句话说，金属氢的爆炸威力是现在高能炸药的4、50倍之多，这可以用于制造更高威力的炸药和发射药。二战时期美国密苏里号战列舰406毫米口径的主炮，使用的862千克高爆炮弹装药就有约70千克，如果这些装药换成金属氢，相当于装载了约3吨的高爆炸药，届时晚明小说中传说的“一炮糜烂数里”，恐怕就不只是传说和神话了。
炮弹装药换用金属氢，冲击波毁伤半径就能提高约3.5倍，常规战争中价值很高
金属氢的高爆威力，还能研制出不需要原子弹引爆的下一代氢弹。虽然氢聚变的产物没有污染，但核聚变的条件太过苛刻，目前人类还只能使用原子弹辐射压缩来实现。正因为如此，无论原子弹还是氢弹都会带来巨大的核污染，即使是号称相对干净的中子弹也是如此，如果可以大量制备出超高能的金属氢，使用金属氢爆炸的威力引发核聚变，那么这种氢弹爆炸后将十分“干净”。
从未有人像反对核武器一样，指控IS的自爆车不道德，那么干净的金属氢弹呢？
人类对核武器的恐惧，大威力和核污染是两个十分关键的原因，金属氢核武器可以实现小当量和无污染，为战术核武器的实用扫清舆论障碍。届时即使再反核的活跃分子，但面对IS十几吨装药的自爆卡车，美国威力十几吨的金属氢炸弹，以及美国威力十几吨的金属氢核弹头，也很难说出为什么IS的自爆卡车从道德上可以不受谴责，而美国的金属氢核弹头却是邪恶的。如果战场投送十几吨的金属氢核弹头是合情合理的，那么几十吨或几百吨或是上千吨，又有什么根本区别么？
美国的W54核弹头当量只有10到20吨，但核污染让人敬而远之，但没有污染呢？
我们完全可以预料，金属氢核武器的出现将把核武器分为两类：可以实战的核武器和只能吓人的核武器。如果一个国家没有金属氢核武器，虽然凭借大威力氢弹仍保有生死存亡时的战略威慑，但在核武器使用的灵活性上将被彻底拉开差距。虽然几十年来没有大国总体战，但“重磅炸弹”这个词还是在我们心中留下来对大威力炸弹的恐惧，IS自爆卡车也在不断向我们直观的演示大当量炸药爆炸的可怕，如果战场上数十吨甚至数百吨TNT威力的金属氢核弹头随处可见，那将对战场局势带来翻天覆地的影响。简而言之，如果在金属氢的制备和实用化上大幅度落后于人，姑且不论对方金属氢发射药和炸药带来的优势，单是金属氢核武器的实用就将带来无与伦比的战场优势。
金属氢做火箭燃料理论比冲可达约1700秒，如果可以廉价生产，火箭技术也将迎来一场革命
最后，金属氢虽然可能带来核梦魇，但它在民用领域同样具有广泛的前途。理论预言中金属氢是一种常温超导体，用金属氢制作导线，可以避免输电损耗，用它制作发电机，可以大幅度降低重量和提高输出功率。金属氢的超高能量密度在航天领域也有很大应用，如果用金属氢做火箭燃料，理论比冲可达约1700秒，是目前比冲最高的氢氧发动机的近4倍，可以轻松做到火箭单级入轨，带来太空发射能力的革命。
