核能版“水變油”登上Nature！谷歌7千萬押注，MIT參與，爭風水車

曉查 乾明 2019-06-02 12:01:41 來源：量子位

邊策 乾明 發(fā)自 凹非寺

量子位 報道 | 公眾號 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(fā)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(fā)生，如果能夠變成現(xiàn)實，意味著只用水就能夠創(chuàng)造出無限能源。

同時，現(xiàn)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(tài)度，基本沒有發(fā)表過關于冷核聚變相關的研究論文。

但現(xiàn)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(jīng)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(jīng)探索了三種被提議用來產(chǎn)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(shù)百次的實驗中，并沒有發(fā)現(xiàn)關于冷核聚變可行的證據(jù)。

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(jīng)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(shù)據(jù)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(fā)表了12篇論文：9篇發(fā)表在有同行評審的期刊上，3篇發(fā)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

核聚變通常需要在幾千萬度的高溫下才能發(fā)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(fā)現(xiàn)，在用鈀電極電解重水時會有異常的熱量放出。

在大多數(shù)情況下，輸入到電解池的功率等于計算的功率，系統(tǒng)溫度穩(wěn)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(xù)兩天或更長時間，并且一旦發(fā)生，將在實驗中重復數(shù)次。

△?冷核聚變可能的幾種反應和實驗裝置

反應中產(chǎn)生的熱量多于輸入整個系統(tǒng)的能量，根據(jù)能量守恒定律，多出來的熱量一定有其他來源。Fleischmann認為是重水中的氘核發(fā)生了核聚變。

他們發(fā)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(xiàn)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是引發(fā)聚變。但在高濃度條件下，谷歌團隊無法制造出穩(wěn)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(xù)，他們聲稱通過用熱氘離子脈沖轟擊鈀，產(chǎn)生了異常水平的氚，另一種僅通過核反應產(chǎn)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(chǎn)生。

最后一個實驗是在富氫環(huán)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)熱量過剩。

也就是說，谷歌也沒有發(fā)現(xiàn)關于冷核聚變的可行證據(jù)。

此外，還有另一種實現(xiàn)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(nèi)的氣泡快速壓縮時，可能會產(chǎn)生幾萬度的高溫。

一位印度認為在這個過程中也會引發(fā)核聚變，但是并不被主流學術界承認，它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(xiàn)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(jù)。

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(fā)展緩慢，但是看起來更有希望。有些反應設備已經(jīng)接近于能向外輸出能量了。

冷核聚變在被視為“病態(tài)科學”（pathological science），和偽科學也差不多了。Hacker News網(wǎng)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。”

“谷歌如果認真對待核聚變，應該投資主流研究。”

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(fā)和設計小型移動高效核能發(fā)電機有關的公司。

這家公司，已經(jīng)開發(fā)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(chǎn)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，F(xiàn)uturism報道稱，谷歌與核聚變公司Tri Alpha Energy (TAE)合作，一起開發(fā)出了核聚變演算法，并發(fā)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(shù)。

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(nèi)的網(wǎng)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(xiàn)出來的那樣，也有人認為，找不到可行的證據(jù)，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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