杨钊从最基础的物理概念出发,为听众梳理了核能的本质逻辑。核裂变与核聚变都属于核能范畴,共同的底层原理是爱因斯坦的质能方程 E=mc2——反应产物的总质量小于反应原料的总质量,质量差转化为能量释放出来。
不可控的核聚变就是氢弹。可控核聚变要做的事情是:将聚变反应从一瞬间的爆炸,变成根据设计要求、按照需要的功率、稳定地输出能量。比如设计500兆瓦就输出500兆瓦,设计1GW就输出1GW。这个从氢弹到可控发电的过程,人类已经持续探索了70年。
在地球上实现可控核聚变,有两条主路线:磁约束和惯性约束。磁约束的核心思想是通过特定构型的磁场,将极高温度的等离子体约束其中,使其不接触固体设备。而在磁约束的众多分支中,托卡马克是三乘积参数最高的技术路线,高于其他路线至少两到四个数量级。
由苏联在上世纪60年代提出的磁约束装置。其磁场形状像一个甜甜圈(环形封闭),用这种磁场位形将高温等离子体约束在甜甜圈内,不断碰撞产生聚变并释放能量。全球已建造超过100台托卡马克装置,是研究最广泛、实验参数最高、已达到能量盈亏平衡水平的唯一技术路线。
早期的绝大部分托卡马克都用铜做磁体。铜导体在大电流下会发热,只能短脉冲运行(秒级到十几秒),无法长时间运行。工程复杂度相对低,不需要极低温环境,适合用来做早期物理探索实验。
以中国合肥的EAST(全世界第一台全低温超导托卡马克)为代表。超导材料在极低温(约零下269度)下运行,可实现长脉冲运行(1000秒+)。但低温超导的临界磁场有限,导致装置必须做得非常大才能达到足够高的能量增益。ITER就是这一代的集大成者——250亿欧元、建设周期近30年。全球仅有3台全低温超导托卡马克:EAST(中国)、K-STAR(韩国)、JT-60SA(日本)。
使用二代高温超导材料(REBCO),临界磁场强度比低温超导高一倍以上。磁场提高一倍可将装置线性尺寸缩小至30%,体积缩小至约2%,成本相应降低约两个数量级。美国MIT与CFS公司在2018年率先提出这条路线,能量奇点在2021年于国内提出并推进,2024年建成全球首台全高温超导托卡马克——洪荒70。
杨钊详细解释了决定聚变装置性能的核心物理参数——三乘积(等离子体密度 x 温度 x 约束时间),以及它与装置设计之间的关系。
三乘积决定了能量增益Q值(输出能量/输入能量)。当三乘积达到1021时,Q值约等于1(break even);稍微再高一点(21~22次方),Q值就从1迅速攀升甚至趋向无穷——"类似于雪崩一样,一旦过了break even线,往上提一点点参数,能量增益倍数就能提的很高"。一台聚变电站的设计Q值范围一般在5到30之间。
通过上百台装置、上千次实验,人们总结出托卡马克的定标律:
三乘积的三个分量(密度、温度、约束时间)不能独立优化——单纯提升任何一个参数,大概率其余两个都会下降,且总三乘积性能反而降低。人类没有好的第一性原理理论来推导其与何种参数相关,只能通过上千次实验拟合定标律。最终发现:工程上最有效的方法要么把装置做大,要么把磁场做强。
| 装置 | 国家 | 技术路线 | Q值纪录 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| JT-60U | 日本 | 托卡马克 | 1.25(氘氘等效) | 90年代,用氘氘实验外推氘氚参数 |
| NIF | 美国 | 惯性约束 | 1.5(真实氘氚) | 真正氘氚实验最高纪录;但激光能量转化效率仅约3% |
| TFTR / D3D / JET | 美/英 | 托卡马克 | 接近1021 | 90年代达到的三乘积最高参数 |
杨钊梳理了目前全球聚变研究的三大路线分支及其各自的特点和局限。
Helion Energy是Sam Altman迄今最大个人投资(3.75亿美元)。但杨钊指出,Helion的场反位形路线三乘积目前最高仅约1017,距离1021差四个数量级。他打了个比方:"就比如说我现在要造一架飞机,我现在有零到10米的飞行实验数据,然后我用这个实验数据外推到万米高空去设计飞机。你很有可能在外推过程中,根本意识不到空气在变稀薄、气温在变低。"
这是杨钊反复强调的核心论点:高温超导材料的工业化量产(2015-2018年),为聚变商业化打开了一扇全新的窗口。
两者都是超导材料,运行温度区别不大(4K到20K,即零下269度到零下259度),核心差异在于临界磁场强度。高温超导材料的临界磁场比低温超导高至少一倍。高磁场意味着:同样性能条件下,装置体积缩小约50倍(两个数量级),成本也相应降低约50倍——从ITER的250亿欧元级降到约4亿美元。
杨钊用一个生动的类比解释了材料变革的工程挑战:
杨钊是北大物理系博士,斯坦福理论物理方向(弦论、量子引力、量子信息交叉),34岁,INTJ。他的学术研究是"离这个世界比较远的基础物理"。
物理竞赛保送北大。开始思考"学物理对于未来人类的生活和发展,什么东西会有比较重大的影响"——得出结论:聚变是物理学对人类文明影响最大的一件事。列入"有生之年系列"。
在毕业前考虑过做scientist或创业。最终选择先理解创业。"直接做弦论相关的创业项目也确实找不到。"
创办第一家公司——人工智能+音乐教育。金沙江创投投了第一轮。做了约3年。
创立能量奇点,四个联合创始人。"不能总是一个有生之年的事嘛。"
"无论是不是我做,它早晚会有人做——所谓的历史必然会发生的趋势。这类事情对我来说吸引力最大。而在这些事情里面,有些事我的参与可能会把进程缩短——10年的事变成5年,20年的事变成10年。有些事可能不适合你去做,你做不做没什么大的影响,那就不要去掺和。"
杨钊详细拆解了2021年决定创业时的判断框架。
"洪荒"取自中国神话——充满能量但极度混沌无序的状态。杨钊认为聚变反应本身就是这样:将无序的巨大能量转变为有序的电能。"70"是装置大半径参数:70厘米。
物理设计 → 概念设计 → 工程设计。约40-50人团队,大量并行推进。不等设计冻结就启动加工。
制造阶段。磁体核心系统完全自研自造——买钢、树脂、高温超导带材,自己加工成设计形状。
装配阶段。12个环向场磁体、30+个二级子系统逐步集成。
调试与运行。经过一两个月调试,成功点亮第一等离子体——验证所有系统满足设计要求并联合运行。
第一个全尺寸工艺验证件在最后一道工序后出现性能下降。"分析来分析去"也无法百分之百锁定原因。最终怀疑是制造或运输过程中的震动造成机械损伤。决策:这个磁体不上装置,全链路增加防震动工艺,重新制造——后续12个磁体全部正常。
对行业:证明了高温超导这种极难加工的材料可以造出完整装置并稳定运行——全世界第一次。对团队:百分之百自主设计、核心系统自己制造、自己装配运行——积累了解决系统复杂性的经验。"当整个装置对你不是一个黑盒的时候,你才有信心说当要升级或造下一台装置时,要修改什么、放弃什么、保留什么。"
2025年3月,能量奇点发布"惊天磁体"——全球磁场强度最高的大孔径磁体,21.7特斯拉,刷新了CFS/MIT在2021年创下的20特斯拉纪录。
普通高磁场磁体的孔径是毫米或厘米级(用于材料实验),而聚变磁体需要米级孔径——因为中间要放真空室和等离子体。大孔径意味着D型异形结构,受力不均匀,力、热、电三个领域的参数都推到极限。
"惊天磁体不仅是磁场最高的磁体,它还是工程电流密度最高的磁体。这两个参数同时达到,才能实现聚变装置的小型化。"
能量奇点的商业化路径分为三个里程碑装置,每一台都有明确的验证目标。
| 装置 | 定位 | 核心目标 | 最高磁场 | 造价 | 时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 洪荒70 | 原理样机 | 验证高温超导托卡马克工程可行性 | 3.1T | ~1.2亿RMB | 2024年建成 |
| 洪荒170 | 高参数实验装置 | 以全球最低成本实现Q≥10 | 23T | ~30亿RMB | 目标2027年底 |
| 洪荒380 | 示范电站(产品) | 50万千瓦电输出,可商业发电 | ~29T | 200-250亿RMB | 目标2030-2035年 |
能量奇点团队内部需要的核心资金是建造170的约30亿人民币。380作为商品由客户采购,团队不需要承担全部建造成本。目前已融两轮,估值不到23亿,正在进行新一轮10-15亿人民币的融资。
杨钊从物理学家的视角,清晰地分析了AI与聚变的相互促进关系。
"任何一个指数增长的东西,它会持续增长下去,直到遇到一个瓶颈。" AI短期瓶颈是算力、芯片、数据;但更长远来看,真正的大瓶颈是能源供给。当AI耗电从百分之几变成百分之几十,就需要数量级增加的能源供给。而增加供给的核心是降低能源成本——"只要你能增加能源的供给,它一定会被迅速使用干净。"
| 应用方向 | 具体作用 | 案例 |
|---|---|---|
| 实时控制 | AI算子替代复杂物理模型,实现毫秒级实时控制 | DeepMind在欧洲托卡马克上用纯AI控制等离子体,发表两篇Nature |
| 诊断增强 | AI算法替代高成本硬件诊断设备,提供更高精度/分辨率 | 类似AI在医疗影像领域的应用 |
| 等离子体模拟 | 用实验数据训练AI模型,大幅减少实验迭代次数 | "原来做100次实验,现在做两次实验+AI仿真就够了" |
目前暂未与外部AI公司合作,全部自研——"因为接口非常复杂,全部在内部的话效率会比较高。"但杨钊认为"未来肯定会发生"合作。团队已在将一部分控制算法用AI算法替代,以更快拿到好的实验结果。
| 技术路线 | 美国头部公司 | 中国对标 | 杨钊评价 |
|---|---|---|---|
| 高温超导托卡马克 | CFS(MIT衍生) | 能量奇点 | 大方向一致;成本预计可做到CFS的一半 |
| 场反位形(FRC) | Helion Energy | 成都、合肥各一家 | 科学风险很高,三乘积差4个数量级 |
杨钊认为这将产生类似ChatGPT之于AI领域的影响——让人们形成共识:"聚变商业化未来会实现。" SPARK或洪荒170的建成可能触发这个拐点。
第一台示范电站(洪荒380)度电成本约4-5毛钱,仍比火电贵,但已可以预见规模化后成本远低于火电。这是商业化的巨大拐点。
"完全改变了人类使用能源的格局"——这是聚变的终极目标。
能量奇点目前150人团队,从最初4个创始人发展而来。杨钊对团队建设有一套清晰的方法论。
杨钊用"持续爬山"来比喻创业——"只不过这个山的高度是指数增长的。你每一步从最开始可能一次只能迈一小步,后面可能一步能迈10米。但山的高度增长更快。"做完洪荒70的团队和能做洪荒170的团队,"可能10%都不到"。摔下来了怎么想?"非常可惜。但是看看有没有机会接着往上。菜就多练。"
"但我们看不到一个爬不上去的理由。如果爬不上去就说明菜——那就能不能别那么菜?菜就多练。"
| 指标 | 具体内容 |
|---|---|
| 公司创立 | 2021年6月,4人创始团队,上海临港 |
| 当前估值 | 不到23亿人民币 |
| 融资轮次 | 两轮(米哈游/红杉/蓝驰/未来 + 顺为等) |
| 团队规模 | 150人(物理~20人,工程师为主体) |
| 创始人 | 杨钊,34岁,INTJ,北大物理/斯坦福弦论博士 |
| 洪荒70造价 | 1.2亿人民币 |
| 洪荒70国产率 | >96%(仅部分进口低温设备/传感器) |
| 洪荒70磁场 | 最高3.1特斯拉 |
| 洪荒70三乘积 | ~1017(距1021差4个数量级) |
| 惊天磁体磁场 | 21.7特斯拉(全球大孔径磁体最高纪录) |
| 洪荒170目标 | Q≥10,23特斯拉,~30亿RMB,2027年底建成 |
| 洪荒380目标 | 50万千瓦电输出,~29特,200-250亿RMB,2030-2035年 |
| 380售价目标 | 每千瓦4-5万人民币 |
| ITER投资 | 250亿欧元,6国联合,建设周期~30年 |
| 高温超导vs低温超导 | 体积缩小~50倍,成本降低~50倍 |
| 聚变Q值世界纪录 | 惯性约束:Q=1.5(NIF);托卡马克等效:Q=1.25(JT-60U) |
| 全球聚变融资总额 | ~60亿美元 |
| 中国聚变公司数量 | <10家 |
| 氘氘反应三乘积要求 | 1022(比氘氚难一个数量级) |
| 氘燃料可用年限 | 百亿年(来自海水) |
| 从示范电站到商业堆 | 类比裂变历史,约10年 |
杨钊反复强调:聚变的科学可行性和工程可行性(不计成本)已经验证。真正的瓶颈是将度电成本从火电的100倍降到与火电持平。这个认知翻转决定了做这件事的组织形式——不是大学/科研院所,而是以极致效率为导向的创业公司。渐进式降本不可能跨越两个数量级的鸿沟,只有材料变革(高温超导)才能实现这种跳跃。
高温超导带来的不只是性能提升,而是整个设计体系、加工工艺、集成方法的彻底重构。这与AI领域的范式转换有深层相似性:新工具不能简单套用在旧方法论上。洪荒70的价值不在于高参数,而在于证明"用钢造的船不会沉"——这是一个全球性的首次工程验证。
聚变创业的竞争结构与AI创业截然不同。知识自己积累、人才自己培养、每代资金量极大——这三个特征导致先行者的优势以指数速度拉大。全球聚变公司几乎没有两家技术路线完全一致,本质原因是第二名在人才、资金、know-how上都追不上第一名。这解释了为什么能量奇点选择在2021年(材料刚可用)就果断入场。
"它是一个解一定存在的工程问题"——这句话是杨钊对聚变创业风险的核心判断。与很多前沿科技创业不同,聚变的PMF极其简单:度电成本低于火电就是成功。产品定义明确(托卡马克装置),需求真实(无限能源),唯一的问题是"能不能做出来"。这种"解一定存在"的确定性,让他在面对"每天大量问题"时保持了罕见的心理稳定。
杨钊用物理学家的逻辑推导了AI的能源瓶颈必然性——指数增长的系统必然遇到瓶颈,算力和数据瓶颈可以通过产能扩张解决,但能源基础设施的扩展速度远慢于AI增长速度。反过来,AI的三个应用方向(实时控制、诊断增强、模拟加速)可以显著降低聚变的实验成本和迭代周期。Sam Altman同时重注AI和聚变,正是基于这个双向逻辑。
杨钊的CEO能力不来自商学院训练,而来自物理学的思维方式——"在很多信息不完全精确的情况下做判断和决定,然后把这个事推下去。"他用物理学的方法论(第一性原理推导 → 仿真 → 小样验证 → 放大)替代了商业世界的"看竞品、找对标"。他的导师说"做研究taste要好"——这种直觉在处理成百上千个无法精确计算的工程问题时,比任何MBA课程都管用。
从2021年创业到2035年第一个商品装置,14年研发周期。投资人不能对退出周期有指望。没有团建、没有激励仪式、每天就是解决"成百上千个细碎的id-specific问题"。杨钊的心理建设是:"这个世界上不需要去思考后悔的决策"(何小鹏语的另一个版本),以及"看不到一个爬不上去的理由"。这种极度理性、去情绪化的创始人特质,可能恰恰是这类超长周期硬科技创业的最优解。