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2019-06-03 08:39:59創事記微博作者:量子位我有話說(4人參與)

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  文/邊策 乾明

  來源:量子位(ID:QbitAI)

  谷歌,對核冷核聚變(Cold Fusion)下手了。

  這個被稱為核能版“水變油”的設想,30年前首次提出后,一直被主流的物理學界斥為“偽科學”。

  讓原本幾千萬度高溫下才能發生的核聚變反應,在接近常溫、常壓和相對簡單的設備條件下發生,如果能夠變成現實,意味著只用水就能夠創造出無限能源。

  同時,現在整個社會所依賴的石油、煤炭等資源,都將被替代,成為過去。

  遺憾的是,這種比擬、甚至要超越“水變油”的研究,從來都沒有得到過確定的結果。以至于相關的研究者都指為騙子,笑話。

  30年來,Nature、Science等科研圈權威雜志一直對其持批判態度,基本沒有發表過關于冷核聚變相關的研究論文。

  但現在,谷歌重金押注,MIT科學家參與。

  Nature意外刊出一系列文章,要重新審視冷核聚變(Revisiting the cold case of cold fusion)。

  所以,“偽科學”要被正名了嗎?

  谷歌“下手”冷核聚變

  Nature在相關文章中透露,從2015年開始,谷歌一直在為冷核聚變研究提供實驗基金,金額高達1000萬美元,折合成人民幣近7000萬。

  本周,谷歌的項目經過同行評審在Nature的Perspective欄目上公布。這篇文章,名為重新審視冷核聚變(Revisiting the cold case of cold fusion)。

  參與的機構有麻省理工、英屬哥倫比亞大學、馬里蘭大學、勞倫斯伯克利國家實驗室等等。

  谷歌的團隊,已經探索了三種被提議用來產生冷核聚變的實驗裝置。兩個涉及鈀和氫,另一個涉及金屬粉末和氫。 同樣,在數百次的實驗中,并沒有發現關于冷核聚變可行的證據。

  但是,他們在測量和材料科學技術方面取得了一些進展,比如用來測量熱能微小變化的新方法,會提高未來各類實驗的精密度。

  研究人員說,這些進展對于能源研究能夠帶來幫助。他們還希望,自己的工作能夠激勵其他人重新審視冷核聚變實驗。

  谷歌項目經理Matthew Trevithick表示,進行資助研究并不及僅僅是對冷核聚變的追求,如果僅限于此,就不會對這個團隊保持這么長的興趣了。

  谷歌的團隊有30名研究專家,他們之間可以訪問彼此之間的數據和設備,并可以互相審查對方的工作。

  他們的研究結果,在過去兩年中發表了12篇論文:9篇發表在有同行評審的期刊上,3篇發表在 arXiv預印本服務器上。

  重溫30年前的實驗

△Fleischmann正在演示他的實驗裝置Fleischmann正在演示他的實驗裝置

  核聚變通常需要在幾千萬度的高溫下才能發生,比如太陽核心、氫彈爆炸,這個過程被稱為熱核聚變。

  有些人猜測,像鈀這種金屬催化劑可以吸收氫原子,從而可以在更低的溫度下進行冷核聚變。反應溫度不超過1000度,相比幾千萬度可以說是“非常冷”了。

  1989年,當時世界上知名的電化學專家Martin Fleischmann和Stanley Pons發現,在用鈀電極電解重水時會有異常的熱量放出。

  在大多數情況下,輸入到電解池的功率等于計算的功率,系統溫度穩定在30°C左右。但是,在某些時候,溫度會突然升高到約50°C,而輸入功率卻沒有變化。

  有時高溫過程能持續兩天或更長時間,并且一旦發生,將在實驗中重復數次。

△ 冷核聚變可能的幾種反應和實驗裝置 冷核聚變可能的幾種反應和實驗裝置

  反應中產生的熱量多于輸入整個系統的能量,根據能量守恒定律,多出來的熱量一定有其他來源。Fleischmann認為是重水中的發生了核聚變。

  他們發表了3篇通過同行評審的論文,但是投給Nature的文章被拒絕了。

  其他科學家試圖復現他們的實驗,卻沒有一個能夠成功的。谷歌的研究人員測試了三個他們認為足夠可信的實驗線索,都沒有重復出結果。

  其中一個,他們試圖用鈀吸附氘引發聚變。但在高濃度條件下,谷歌團隊無法制造出穩定的樣品。

  第二個是美國物理學家在20世紀90年代工作的后續,他們聲稱通過用熱氘離子脈沖轟擊鈀,產生了異常水平的氚,另一種僅通過核反應產生的氫同位素。谷歌對核信號的分析顯示,這次實驗沒有氚產生。

  最后一個實驗是在富氫環境中加熱金屬粉末。目前一些冷聚變的支持者聲稱,這個過程會產生過多的無法解釋的熱量,他們認為這是核聚變的結果。但是在420次測試中,谷歌資助的團隊沒有發現熱量過剩。

  也就是說,谷歌也沒有發現關于冷核聚變的可行證據。

  此外,還有另一種實現冷核聚變的方法——氣泡核聚變。當具足夠強度的聲波引起液體內的氣泡快速壓縮時,可能會產生幾萬度的高溫。

  一位印度學者認為在這個過程中也會引發核聚變,但是并不被主流學術界承認,他自己也因為學術不端被撤銷了教授職位。

  30年間,很多科學家前赴后繼,只希望一朝實現冷核聚變,讓人類用上用不枯竭的能源,但是無一例外全沒有拿出靠譜的證據。

  有一些人希望走捷徑,主流的科學家們則在人工可控核聚變道路上苦苦追尋。

  激光核聚變、托卡馬克、仿星器,這些實驗幾十年來雖然發展緩慢,但是看起來更有希望。有些反應設備已經接近于能向外輸出能量了。

  冷核聚變在被視為“病態科學”(pathological science),和偽科學也差不多了。Hacker News網友知道谷歌投資這種研究,對此是嗤之以鼻的:

  “這不是非常困難的問題,實際上根本不可能?!?/p>

  “谷歌完全是在沒有成功希望的研究上浪費錢?!?/p>

  “谷歌如果認真對待核聚變,應該投資主流研究?!?/p>

  谷歌的核能之路

  谷歌布局核能源,并不僅僅只有這一次。往前追溯,可以到2010年。

  當年4月,美國科技博客TechCrunch報道,谷歌收購了一家開發和設計小型移動高效核能發電機有關的公司。

  這家公司,已經開發出了能夠進行高效同位素分離的新程序,這個技術的主要用途,就是進行鈾濃縮。而濃縮鈾,是生產核能源的必然條件。

  此外, 谷歌也在利用自己的AI技術,切入核能領域。

  2017年,Futurism報道稱,谷歌與核聚變公司Tri Alpha Energy (TAE)合作,一起開發出了核聚變演算法,并發表了相關論文。

  這演算法名為“Optometrist”演算法,由機器學習技術驅動,可幫助實驗者選出核聚變實驗的最佳參數。

  這兩個動作,都是當前核能研究的主流做法。

  而這次,谷歌選擇了資助冷核聚變研究,被不少人指認為是“走捷徑”的行為。

  國內的網友,更是拎出了“南陽水汽車”與其進行對比,調侃稱:要和我們的水車爭風頭嗎?

  但正如Nature系列文章所展現出來的那樣,也有人認為,找不到可行的證據,可能是研究不夠全面,但我們不能因此就排斥任何去探索相關研究的科學家。

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