专业精神/斯坦利·庞斯、马丁·弗莱施曼和冷聚变
冷聚变是一种假设的现象，与核聚变形成对比，因为它将在室温下自持。科学家在 1920 年代首次开始假设冷聚变。一个世纪以来，人们提出过好几个成功的说法，但都被证明是错误的，但最著名的案例发生在 1989 年，由犹他大学的两名电化学家 斯坦利·庞斯 和 马丁·弗莱施曼 提出的。[1] 由于公众希望改进能源部门，他们的出版物（最初发给《电分析化学杂志》）[2] 成为了一项全球性的轰动，标志着冷聚变成为当年出版次数最多的研究课题。由于实验的模糊性和实验误差，复制工作普遍不成功，大多数证实庞斯和弗莱施曼主张的报告在几天内就被撤回了。庞斯和弗莱施曼的垮台归因于职业不端行为：指控他们伪造伽马射线发射数据，使其与预期中的聚变数据相符，[1] 对批评者进行“人身攻击”，[2] 以及破坏美国物理学家 史蒂文·E·琼斯 的研究成果，他在 μ子催化聚变方面取得了进展。庞斯、弗莱施曼和琼斯最初同意同时向《自然》杂志提交他们的研究结果，但由于大学的压力，弗莱施曼和庞斯提前一天提交了他们的研究结果，使琼斯措手不及。[3] 在科学界遭到反弹后，庞斯和弗莱施曼退出了公众视野，并继续秘密进行研究，终生坚持冷聚变。如今，该领域已采用其他名称来避免与之相关的污名。[4]
庞斯和弗莱施曼宣布时的最初反应受到“一厢情愿”逻辑谬误的影响。庞斯和弗莱施曼的宣布恰逢 1973 年石油危机 结束，这场危机表明了 欧佩克 对美国外交政策的政治影响。科学界正承受着压力，要求找到摆脱对阿拉伯国家的能源依赖的解决方案，环保人士也正在游说该行业转向新的方向。媒体关注的几个紧迫问题是：全球变暖、反核运动 以及 埃克森瓦尔迪兹号油轮泄漏事件，该事件恰好发生在宣布的同一时间。
冷聚变技术意味着易获得、清洁且廉价的能源。以目前的消耗速度，辐射预计将无害。冷聚变将为化石燃料提供一种无排放替代方案，但快速转向该技术可能会导致金融崩溃。铀、石油、天然气和煤炭行业以及目前的基建（包括风力涡轮机、电力设施和电网）将变得过时。 [5]
杰文斯悖论 认为，由于能源生产效率的提高，冷聚变会导致能源使用量的增加。如果不受监管，冷聚变可能会在发电机密集使用的地区产生有害辐射，尽管废物副产品很少。预计在人口密集且政府监管力度低的贫困地区过度使用冷聚变技术。冷聚变发电机可能会产生热量浪费，从而导致局部温度上升。 海水淡化 在此类地区很常见，这需要复杂的工程来减少有毒废物。有了易获得的能源，通过沸腾进行的小规模海水淡化可能会成为常态，需要数百万个废物处理场所来处理重金属和矿物。[6]
冷聚变最早是在 1909 年由 欧文·朗缪尔 提出的，他在钨电极之间的氢等离子体中无意中观察到了异常的热量释放。他对此很感兴趣，并与 尼尔斯·玻尔 进行了私下交谈，玻尔劝阻他继续研究，因为结果似乎违背了能量守恒定律。[7]
钯吸附和裂解分子氢的能力是在 19 世纪由 托马斯·格雷厄姆（化学家） 发现的。它作为催化剂的用途导致了 弗里德里希·帕内特 和 库尔特·彼得斯 等人的实验，他们在 1927 年发表了研究结果，声称钯可以通过“核催化”将氢融合成氦。后来证明，观察到的氦来自大气，他们的出版物被撤回了。然而，同年，约翰·坦德伯格确实通过用钯电极进行电解观察到了似乎是基于聚变的氦和过量的热量。他的瑞典专利被拒绝，因为他无法解释这种现象。坦德伯格在 氘 被发现后恢复了他的工作，但没有取得成果。在 20 世纪 50 年代，关于μ子催化聚变的实验表明了冷聚变的可行性，但被证明是净能量负值。冷聚变第一次受到追捧是在 1956 年，《纽约时报》发表了 路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷斯 关于μ子催化聚变的研究成果。[7]
当弗莱施曼和庞斯观察到“比化学所能解释的热量高出数百倍”时[8]，他们无意中复制了坦德伯格用氘重水在钯催化剂中进行的实验。这对夫妇声称，在电解池中通电会产生持续数天的温度升高阶段。在此期间，提取的功率超过供给功率的40倍。
最初的反应
[edit | edit source]1989年3月23日，弗莱施曼和庞斯宣布了他们的研究结果[9]，科学界成员试图复制他们的结果。德克萨斯A&M大学的一个小组报告了中子和氚的存在，证实了他们的原始结果[10]。佐治亚理工学院的科学家也证实了弗莱施曼和庞斯的结果，但在三天后撤回了他们的发现[11]。来自布鲁克海文国家实验室的研究发现中子计数略高于预期，但该小组没有将其视为冷聚变的证据[12]。许多小组都跟进研究冷聚变，但从一开始就缺乏证据，或者认为他们得到了假阳性。科学界普遍认为，庞斯和弗莱施曼在没有进行充分测试或科学严谨的情况下公布了他们的研究结果。
迅速发展的耻辱
[edit | edit source]一年内，冷聚变从科学界最具前景的领域之一变成了病态科学[13]。科学界开始无视冷聚变研究，这与寓言“狼来了”相似，但这种对该领域的大规模漠视是在一次错误警报（庞斯和弗莱施曼的研究）之后发生的。
由于庞斯和弗莱施曼挑战了关于如何进行科学的核心思想，冷聚变周围形成了一个耻辱。他们挑战了可重复性，而可重复性是科学方法的核心。
1989年11月，美国能源研究咨询委员会向美国能源部提交的一份报告指出：“冷聚变的说法不同寻常，因为即使是冷聚变的最强支持者也断言，这些实验出于未知原因目前并不一致且不可重复”[14]。
庞斯和弗莱施曼正在挑战科学框架，而不是在框架内运作。用托马斯·库恩的术语来说，庞斯和弗莱施曼试图进行革命性的科学，而不是普通的科学，正是这种对科学方法的挑战造成了围绕该领域的耻辱。
从事冷聚变研究的研究人员通常使用低能核反应或晶格辅助核反应等术语来避免与冷聚变相关的耻辱。
心理偏见
[edit | edit source]确认偏差、过度自信和沉没成本
[edit | edit source]庞斯和弗莱施曼告诉记者，他们对自己的研究结果非常有信心，并且已经多次观察到它们[15]，但他们似乎避免了否定证据，并将每个积极的实验都视为对冷聚变的支持。他们反复回避加州理工学院研究人员提出的问题，这些研究人员正试图用更高质量的设备复制他们的实验[16]。
在庞斯和弗莱施曼在冷聚变研究上投入了数年时间和超过10万美元的资金后[17]，他们很可能由于沉没成本谬误而感到有必要提供积极的结果。
低可证伪性
[edit | edit source]“冷聚变是可能的”这句话的可证伪性非常低可证伪性，这意味着很难证明“冷聚变不可能”这一说法。冷聚变不可能的想法是基于现有的科学理论。劳森判据是目前公认的模型，它描述了确定密度、约束时间和等离子体温度的组合是否会导致聚变反应中净正能量输出的标准。该公式估计净正聚变反应需要3000万度或更高[18]。
最终，冷聚变研究人员正在挑战公认的理论。正如弗兰克·克洛斯所说：“从理论上来说，没有理由期望冷聚变是可能的，而且大量的公认科学表明冷聚变应该是不可可能的。”克洛斯参与了复制1989年原始实验的努力，但没有成功[19]。
这引发了一个问题，我们是否应该仅仅因为我们无法完全排除某些事情而对其进行调查？尽管没有理论依据表明冷聚变实际上是可能的，但革命性能源的微小可能性是否值得我们去调查？
冷聚变的现状
[edit | edit source]围绕冷聚变的耻辱并没有完全消失。目前，只有一小部分科学期刊接受关于该主题的研究，尽管总体倾向正在发生变化。已经发表了数千篇关于该主题的论文，一个不断增长的网络已经创建了描述该科学的书籍、面向非技术人群的评论和教育网站。自冷聚变的潜在好处太大而无法忽视以来，至少有八个国家正在投资冷聚变[5]。
美国海军研究
[edit | edit source]2004年，来自空间和海军作战系统司令部的一个小组，包括马丁·弗莱施曼，发表了一篇关于钯阴极实验的论文。该论文再次论证了通过电池存在过量的热量和净功率增益[20]。2019年，美国海军申请了一项关于聚变装置的专利[21]。所描述的装置绝对不是冷聚变，其温度超过2亿摄氏度。
谷歌从 2015 年开始研究冷聚变。[19] 据谷歌称，他们这么做的原因如下：
- 潜在的好处是巨大的。
- 这项研究推动了能量测量技术的发展，这将惠及其他领域。
- 它让他们能够以科学的严谨性研究一个未被充分探索的领域。
谷歌探索了三种可能的冷聚变方法，其中一种与庞斯和弗莱施曼的方法非常相似。[19] 他们的实验都没有产生任何接近可持续冷聚变的结果，但科学家们认为他们的一些结果值得进一步研究。一些科学家赞赏谷歌为该领域带来的科学严谨性，而另一些科学家则认为他们应该远离冷聚变。[19] 该项目的首席研究员、不列颠哥伦比亚大学的柯蒂斯·伯林奎特说："这就是我们作为科学家应该做的事情。"[19]
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- ↑ Green Tech Talk. (2018, 8 月 3 日)。什么是冷聚变？ https://www.greentechtalk.com/what-is-cold-fusion
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- ↑ Greshko, M. (2019, 5 月 29 日)。冷聚变依然难以捉摸——但这些科学家可能重新燃起探索的热情。国家地理。 https://www.nationalgeographic.com/science/2019/05/cold-fusion-remains-elusive-these-scientists-may-revive-quest
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