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载《新发现》杂志2012年第5期
科学外史(71)

冷核聚变:利益争夺中的迷局

江晓原


物理学界罕见的争议事件
  《自然》杂志(Nature)主编坎贝尔(P. Campbell)在为中英联合出版的《〈自然〉百年科学经典》写的序中,承认《自然》上曾经刊登的有些文章“不仅仅是错误的,而且简直算得上是臭名昭著”,而为了尽量保存历史真相,一部分这样的文章仍被选进了这部《〈自然〉百年科学经典》中。他举出的例子有关于“水的记忆”等文章。但在提到“冷核聚变”时,他的措辞变得较为平和:
  本选集还收录了一些调查所谓氢的“冷核聚变”的文章,它们不仅在今天再现了20世纪80年代末那场尖锐的科学争论,而且在当时揭示那是一个错误实验(faulty experimentation)的过程中也发挥了重要作用。
  所谓“冷核聚变”(cold fusion),自然是针对“热核聚变”而言的。
  核裂变能释放出巨大能量,这个过程最初被用来制造杀人武器原子弹,后来发展到可以控制这个过程,使之缓慢持续释放能量,总算可以有和平用途了,就是今天争议相当激烈的核电技术。但是核聚变能释放出更大的能量,这个过程至今还只能用来制造更大规模的杀人武器——氢弹。科学家当然也想将核聚变过程控制起来,按照现有的技术路径,核聚变必须在高温高压的环境中才能进行,故这方面的研究统称为“热核聚变”。那种现在仍被有些科普作品描绘成最有希望的“托卡马克装置”(在强磁场约束中实现核聚变),也被归入热核聚变的范畴之内。热核聚变的研究通常需要投入巨资,并建造昂贵而庞大的设备。然而迄今为止还没有获得过任何成功。
  但是“冷核聚变”则大大不同。它的基本概念是:可以设法在室温环境中实现核聚变(在某些特殊状态中已可做到)。而谁如果实现了具有商业价值的“冷核聚变”,他将得到难以想象的荣誉和财富,因为全球能源问题几乎将瞬间宣告解决。
  1989年3月23日,惊人的消息传来,这件事竟然真的有人做成了!美国犹他大学的弗莱施曼(M. Fleischmann)和庞斯(S. Pons)向全世界宣布,他们成功地在室温条件下实现了持续的聚变反应。犹他大学校长在记者招待会上宣称:弗莱施曼和庞斯的发明可以和火、电及植物栽培相提并论。不出所料,这个消息震动了全球物理学界。在一片质疑声中,也出现了支持的证据——美国、意大利、苏联、匈牙利、印度等处的实验室,都一度宣称自己得到了能够证实弗莱施曼和庞斯的“冷核聚变”的实验结果。
  但是,质疑愈演愈烈,仅仅过了两个月,“主流科学界”已经确信弗莱施曼和庞斯的“冷核聚变”只是一个错觉。弗庞两人从红极一时转眼间置身于丑闻之中,被指控为“无能和欺骗”。
  但是,不久又有人挺身而出支持他们。诺奖得主施温格(J. Schwinger)宣布退出美国物理学会,以抗议物理学界对弗庞两人的不公平做法。麻省理工学院的“首席科学专栏作家”莫洛夫(E. Mallov)指控一些反对“冷核聚变”的科学家有欺骗行为,他辞去了职务,开始出版一种名为《无限能源》(Infinite Energy)的杂志,极力鼓吹“冷核聚变”。
  二十多年后的今天,“冷核聚变”仍然是一件讲不清楚的事情,它是欺诈吗?是错觉吗?是遭到打压的伟大发明吗?似乎都有可能。
  
弗庞两人的实验为何得不到认可
  上引坎贝尔谈论“冷核聚变”时的措辞是“错误实验(faulty experimentation)”,这是一个相当有分寸的、就事论事的措辞,避免了对弗庞两人行为动机的推测和评价。
  弗莱施曼先前在物理学界曾经拥有良好声誉,在宣布他的“冷核聚变”之前几年,他刚刚当选为英国皇家学会会员。所以物理学界刚开始不可能不认真看待他的“冷核聚变”。况且他和庞斯所宣称的成功实验在理论上似乎也并非毫无依据。他们说是在给置于有浓缩氘的水中的金属钯棒通电之后发生了聚变,而金属钯确实有能大量吸收氢的奇特性质。再说“冷核聚变”也不是弗庞两人首次提出的概念,它是物理学家一个长久的梦想,比如,就在弗庞两人宣布“冷核聚变”成功之前不久,另一种冷核聚变设想,所谓的“μ子催化核聚变”,也曾让一部分物理学家激动万分。
  弗庞两人的实验之所以被许多人认定为骗局,现在看来主要有两个原因。
  第一个原因是他们对自己的实验结果未能自圆其说。其中一个关键问题,是聚变时中子撞击水而释放出的γ射线应该在什么能量位置上。按照理论它应该在2.22兆电子伏特,但是弗庞两人最初在会议上向物理学同行们显示的射线位置是2.5兆电子伏特,而且背景和光谱形状也不对。后来当他们的论文在《电子分析化学杂志》(Journal of Electroanalytical Chemidtry)上发表时,射线却又位于2.22兆电子伏特的正确位置上了。然而此后他们回应同行质疑时,射线的能量位置再次回到2.5兆电子伏特。这种状况让许多物理学家感到这两人的实验实在太不靠谱。
  第二个原因更为致命,就是弗庞两人宣称的实验结果别人无法重复。据统计,世界各地先后有约1000个实验实重做过他们的实验,迄今没有任何一个实验室真正得到弗莱施曼和庞斯所报告的结果。

利益因素起了什么作用?
  但是,弗庞两人的“冷核聚变”实验既然别人无法重复,他们自己也难以自圆其说,为何仍有许多人坚定不移地支持他们呢?这确实是一个奇怪的现象。有一种解释是“冷核聚变”这个梦想实在太美好,“仅用科学是摧毁不了的”。这样的解释尽管也无懈可击,但终究显得有点太大而化之了。
  如果从“利益”的角度去看问题,也许会得到更合理的解释。谁都知道,如今科学共同体同时也是一个利益共同体,且不说核聚变如果成功的话在未来的巨大商业利益,仅从当下研究项目来说,因为“热核聚变”是一种需要巨额资金和庞大设备的研究,所以在“主流科学界”的认可之下,“热核聚变”界长期享有巨额的科研经费。现在“冷核聚变”跑出来,又不需要巨额经费和大型设备,如果这个方向得到认可,“热核聚变”界能够得到的科研经费必将大大减少。
  有一种为打压“冷核聚变”辩护的理由是:无论如何,弗莱施曼和庞斯的“冷核聚变”终究没有成功嘛。但对这种理由的一个致命反驳是:“热核聚变”研究的时间更长,已经花费了巨额科研经费,不是也没有成功吗?
  另一方面,既然利益的因素是显而易见的,这就使得对“冷核聚变”的任何打压都有动机不纯之嫌。这也是一个非常麻烦的局面——即使“冷核聚变”真的在科学上是错误的,那由谁来判定这一点同时又能取信于民呢?由“主流科学界”来判定吗?这有动机不纯之嫌;由“主流科学界”之外的人来判定吗?那又“不专业”,同样难以取信于民。也许正是这种两难局面注定了“冷核聚变”是打不死的。
  如今仍然不时有人宣称自己实现了“冷核聚变”(较新的一次是2011年11月一位意大利物理学家宣称的),而且已经有了一个“国际冷核聚变学会”(ICCF),每两年开一次研讨会。“冷核聚变”的梦想仍未破灭,谁知道会不会有一天梦想成真呢?
  
 
                                                                                                    加入日期 20120701