天体物理学与军事之间那扇双铰链门

tarantula nebula — 在这张1999年的天鹅座星云的图像的左上方，可以看到超新星遗迹。无论是炸弹还是超新星，天体物理学家和军方都有研究爆炸的动机。NASA

天体物理学与军事之间无数联盟的一个显著的二十世纪成果是热核聚变弹，其设计原理部分源于天体物理学家对占据每颗恒星中心的宇宙熔炉的研究。而我们这个世纪的一个不那么具爆炸性的例子是“好奇号”火星探测器顶部的ChemCam仪器（化学与相机）。自2012年8月，“好奇号”开始在火星上运行。ChemCam从探测器桅杆上的“空中楼阁”位置，向岩石和土壤发射激光脉冲，然后使用其光谱仪分析被汽化物质的化学成分。

谁或什么制造了ChemCam？洛斯阿拉莫斯国家实验室：原子弹的诞生地，数以百计为军方设计的航天器仪器的起源地，以及集国家安全教育中心的一个部门——地球与空间科学中心——以及支持天体物理学的中心于一体的地方。洛斯阿拉莫斯实验室隶属于国家核安全管理局，该管理局的使命是维护和保护美国的核武器储备，同时致力于削弱世界其他地区核武器储备的扩散。该实验室的天体物理学家使用与物理学家计算氢弹产量相同的超级计算机和类似软件，来计算恒星核心中氢聚变的产量。你很难找到比这更清晰的“双重用途”的例子了。

假设你想知道核弹爆炸过程中发生了什么。如果你要列出各种亚原子粒子的种类，并跟踪它们在受控的温度和压力条件下如何相互作用并转变成其他粒子——更不用说在此过程中产生的或消失的粒子——你很快就会意识到，光靠纸和笔是不够的。你需要计算机。强大的计算机。

一台经过正确编程的计算机可以计算出核弹设计、起爆和爆炸产量的关键参数，从而预测实验的结果。当然，“实验”意味着核弹的实际引爆，无论是通过试验还是战争。在20世纪40年代的曼哈顿计划期间，洛斯阿拉莫斯使用机械计算器和早期的IBM穿孔卡片制表机来计算原子弹的产量。随着计算能力的呈指数级增长，计算和详细了解核爆炸中核反应的能力也随之增强。洛斯阿拉莫斯的需求促成了对制造世界上最快计算机的持续追求。

20世纪60年代的第二代计算机，配备了大大提高其性能的晶体管，在一定程度上促成了1963年《部分禁止核试验条约》的达成。虽然后几代计算机并没有阻止军备竞赛，但它们确实提供了一种不实际引爆任何东西而能测试武器系统的可行方法。到1998年，洛斯阿拉莫斯的超级计算机“蓝山”每秒可以进行1.6万亿次计算。到2009年，该实验室的“Roadrunner”将速度提高了六百多倍，达到了每秒千万亿次计算的里程碑。到2017年底，其“Trinity”超级计算机的计算能力又提高了14倍。

我们知道恒星产生能量的方式与氢弹完全相同。不同的是，恒星核心中受控的核聚变是由恒星自身的质量所约束的，而在战争中，核聚变是完全不受控制的——这正是炸弹的目的所在。这就是为什么天体物理学家长期以来一直与洛斯阿拉莫斯国家实验室及其超级计算机联系在一起。想象一下，科学家们在一堵保密墙的两侧工作。一方面，研究人员从事着“通过核科学的军事应用来增强国家安全”的秘密项目。另一方面，研究人员试图弄清楚宇宙中的恒星是如何生和死的。每一方都对另一方的需求、利益和资源起到了辅助作用。

如果你想寻找更多证据，请在 SAO/NASA天体物理学数据系统中搜索2017年发表的、作者与洛斯阿拉莫斯国家实验室有关联的研究。你会找到102篇论文。平均而言，每3.6天就有一篇天体物理学论文发表。这还是未公开的研究。接下来，浏览洛斯阿拉莫斯附属论文的标题。超新星是一个常年的热门话题。例如，2013年发表的文章是《洛斯阿拉莫斯超新星光变项目：计算方法》。2013-14年有一系列三篇论文：《寻找第一批宇宙爆炸。I. 电子-正电子对不稳定超新星》、《II. 核心坍缩超新星》和《III. 脉动电子-正电子对不稳定超新星》。2006年的文章是《用强激光模拟超新星激波》。更早的年份，你会看到诸如《在实验室中测试天体物理学：使用FLASH代码进行模拟》（2003年）和《伽马射线暴：最强大的宇宙爆炸》（2002年）等标题。

这场发端于冷战恐惧的太空与国家安全之间的联盟，在21世纪不稳定的地缘政治气候中依然生机勃勃。它犹如一扇双铰链的门。