【材制 | 视角】我们发现了“无尽能源”？！

初原载于  爱学习的  青春材制

2022-03-25

未经授权禁止转载

 低温下的核聚变反应

        1989年3月23日，犹他大学的两位化学家和站在媒体的摄像机前，公布了一个震惊科学界的发现——“低温下的核聚变反应”。

        此前，一群世界顶级的科研人员已经花了数十年时间和几十亿美金试图在实验室里实现却尚未成功。这两人一个是因做过重要试验而进入英国皇家学会（此外没有太多科研成果）的M.弗莱施曼(Martin Fleischmann)，另一位S.庞斯(Stanley Pons)还仅是无名小卒。

实验步骤是什么呢？

        将钯金属作为电解阴极，铂金属作为电解阳极，进行重水D2O的电解。他们发现，实验过程中发生了超热现象，而其产生的“热”就目前所存的理论无法解释。两人认为，试管中发生的是一种核聚变反应。

        从传统角度讲，要使核聚变发生，必须将原子们彼此非常靠近，必须要克服它们自有的相斥力。因此在热聚变中，温度要求非常高，科学家们应用“磁约束”的方法或是其他方式。而弗莱施曼和庞斯提出的冷聚变的实验则是在更加小的环境中，所以并不需要极高的温度环境。他们只是将大量的原子用电化电池将其放置在金属基体中，这些金属原子就像一组球，彼此之间存有空隙，而这些空间足够容纳最小的原子——氢原子。

        我们将氢原子塞进这些空隙中，使他们不能各自分离，这就能使它们克服彼此的相斥力，并发生聚变。聚变形成新的原子，这个过程中就会产生巨大的能量，使产出能量远大于投入的。那么一段时间里，人们相信这是合理的，而且真的很cooool！

        如果这个实验能被大范围复制，海水将能成为代替煤、石油的“清洁新能源”，从而许许多多的问题都会被解决。两人被媒体大肆报道，登台各种节目，登上各种重要科学期刊、杂志，乃至出现许多周边产品。人们兴高采烈，美国每一个科研实验室，走廊上都聚集了谈论“冷聚变”的人，一个容纳三百人的教室甚至能坐进五六百人。冷聚变一时间被推到高潮，弗莱施曼和庞斯也被推上神坛。

        同时，他们的行为也饱受业内人士的批评。没有经过同行检验，没有向任何人事先展示过就直接通过新闻发布会公之于众，并不是科研的好方法，甚至是违背了科研道德的。

        当有人提出与现有观点迥异的理论时，大家总会抱着质疑和推翻的态度。科学家在理论推翻新时都是谨慎的，因为不能让人误会是排斥新观点。但随着时间慢慢过去，其实也仅是几个星期后，质疑的声音渐渐出现了。走进实验室的大多数人都失败了，这些人成为反对这个实验的质疑者，而那些成功做出实验的少数人就成为了另一派。

        “当你拿到这样的结果，你有义务解释你是怎么完成实验的，而且要给出所有的细节，他们二人却并没有这么做。”

        “他们在发布会上是胸有成竹的，夸大了复制实验的简单程度，他们所发表的几点理论随后被证实错误。”

        “我记得当时我和我的朋友说，我们可以在你的地下室里试一试，去搞到材料，既然它复制的难度这么低。但是事实上并非如此，有很多的困难，或者是材料，或者是时机，或者是发生的外部条件，这就是困难所在。”

        出于保护专利，庞斯拒绝调研小组进入他的实验室，两人拒绝透露实验中的细节，或是说那些不可控的变量。不论真心与否，弗莱施曼在后来的纪录片中说到：“我们的行动受到专利部门的限制，如果没有这些专利的事情，事情会变得简单很多。”

受到排挤

        尽管犹他大学的努力被泼冷水，它仍是一个热点话题。1989年5月，巴尔的摩会议上，几乎所有人休会期间都在讨论犹他的“聚变”。而在新闻发布会的现场，一群业界顶尖的物理学家公开孤立弗莱施曼的庞斯，并声称他们的实验是错误的。这种傲慢无礼的态度，无异于暴徒私刑。无论何时，同样是有违科研道德的。

        事实上，学术界即便是两人的质疑者大部分也都相信弗莱施曼和庞斯并不是出于主观的“欺骗”，或许只是一个测量错误。而在媒体的大肆渲染下，贪欲成倍增长，事态一发不可收拾。当科学与舆论、政治结合而产生所谓“社会现象”，似乎就是一团乱麻。到了6月中旬，舆论已变得格外尖锐，到处都是批判的声音。巅峰过去，很快就是下坡路。舆论评价急转直下。

        弗莱施曼是一个颇为老练的人，他知道情况不容乐观，能够以幽默进行回应，巧妙地避开攻击。而庞斯却非常在意，朋友们的背叛使他无比失望，最终选择了退出，移民欧洲。自1995年后，曾与他形影不离的弗莱施曼也无法再同他联系。

争论

        由于冷核聚变实验重复性差，且没有相对的理论支持，用热核聚变的理论解释又与常规理论相违背，冷核聚变因此被“主流”认为是伪科学。即便如此，仍有人挺身而出力挺他们，代表人物就是1965年诺贝尔物理学奖得主J.施温格(Julian Schwinger)，施温格甚至宣布推出美国物理学会，以抗议物理学界对弗莱施曼二人的“不公平待遇”。可惜的是，除了少数像施温格这样功成名就、不怕被搞的顶级大拿外，大多数人在公开场合还是选择支持主流科学界的观点。

“冷核聚变的道路依旧坎坷”

        至今，还有一群人在为冷核聚变的发展提供实验数据和理论支持，他们坚信总有一天会有人打破这道大自然所设置的屏障，让人们看到其中的理论和反应机制。这样一大群人，每年都会举行冷核聚变学术大会，分享成果，互相鼓励。

        近十几年来以来，有日本、意大利的物理学家对外宣称实现了冷聚变反应，却由于没有拿出相关的数据及实验具体细节使得人们产生质疑。谷歌耗资1000万美元“大额资金”资助的研究冷核聚变的相关项目，最后也得到“没有发生异常放热现象，所产生的热量都是在正常范围内”的结果。

        最终推荐给大家纪录片《核冷聚变的真相》，小破站（bilibili)就有哦。它很好地讲述了这场“闹剧”学术外的真实事件，同辈、后辈科学家们甚至弗莱施曼本人的想法，以及弗莱施曼、庞斯等人的“爱恨情仇”。

        如果这其实不是聚变，而是某种未知的化学反应，我们算失败了吗？

        谁会失败呢，科学就是这么发展的，有些意料之外的结果是超出想象的，大众也对科学的发展持开放乐观的态度。有人失败了吗？没有。如果结果真的出乎意料，没有人会是输家，科学更不会是输家。

参考文献：

[1]刘洋,赵佳星,卢歆.冷核聚变发展历程及相关理论讨论[J].科技风,2020(21):144-145.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.202021125.

[2]回到2049.从冷核聚变看当代科学的困局[EB/OL].(2020-3-11)[2022-1-27].https://www.sohu.com/a/379152039_772926

撰 稿 人：科技协会科创部     向俊丞 混隽雅 刘鑫禹

执行编辑：科技协会组宣部     王鑫雨 李嘉宇

责任编辑：科技协会执行主席   马浩然

总 编 辑：                           李晓萌

投稿请发送至：fmmsat@163.com