核能版“水變油”登上Nature！谷歌7千萬(wàn)押注，MIT參與，爭(zhēng)風(fēng)水車

曉查 乾明 2019-06-02 12:01:41 來(lái)源：量子位

邊策 乾明 發(fā)自 凹非寺

量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

谷歌，對(duì)核冷核聚變（Cold Fusion）下手了。

這個(gè)被稱為核能版“水變油”的設(shè)想，30年前首次提出后，一直被主流的物理學(xué)界斥為“偽科學(xué)”。

讓原本幾千萬(wàn)度高溫下才能發(fā)生的核聚變反應(yīng)，在接近常溫、常壓和相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備條件下發(fā)生，如果能夠變成現(xiàn)實(shí)，意味著只用水就能夠創(chuàng)造出無(wú)限能源。

同時(shí)，現(xiàn)在整個(gè)社會(huì)所依賴的石油、煤炭等資源，都將被替代，成為過(guò)去。

遺憾的是，這種比擬、甚至要超越“水變油”的研究，從來(lái)都沒(méi)有得到過(guò)確定的結(jié)果。以至于相關(guān)的研究者都指為騙子，笑話。

30年來(lái)，Nature、Science等科研圈權(quán)威雜志一直對(duì)其持批判態(tài)度，基本沒(méi)有發(fā)表過(guò)關(guān)于冷核聚變相關(guān)的研究論文。

但現(xiàn)在，谷歌重金押注，MIT科學(xué)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(xué)”要被正名了嗎？

谷歌“下手”冷核聚變

Nature在相關(guān)文章中透露，從2015年開(kāi)始，谷歌一直在為冷核聚變研究提供實(shí)驗(yàn)基金，金額高達(dá)1000萬(wàn)美元，折合成人民幣近7000萬(wàn)。

本周，谷歌的項(xiàng)目經(jīng)過(guò)同行評(píng)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(jī)構(gòu)有麻省理工、英屬哥倫比亞大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等等。

谷歌的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)探索了三種被提議用來(lái)產(chǎn)生冷核聚變的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)涉及鈀和氫，另一個(gè)涉及金屬粉末和氫。 同樣，在數(shù)百次的實(shí)驗(yàn)中，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于冷核聚變可行的證據(jù)。

但是，他們?cè)跍y(cè)量和材料科學(xué)技術(shù)方面取得了一些進(jìn)展，比如用來(lái)測(cè)量熱能微小變化的新方法，會(huì)提高未來(lái)各類實(shí)驗(yàn)的精密度。

研究人員說(shuō)，這些進(jìn)展對(duì)于能源研究能夠帶來(lái)幫助。他們還希望，自己的工作能夠激勵(lì)其他人重新審視冷核聚變實(shí)驗(yàn)。

谷歌項(xiàng)目經(jīng)理Matthew Trevithick表示，進(jìn)行資助研究并不及僅僅是對(duì)冷核聚變的追求，如果僅限于此，就不會(huì)對(duì)這個(gè)團(tuán)隊(duì)保持這么長(zhǎng)的興趣了。

谷歌的團(tuán)隊(duì)有30名研究專家，他們之間可以訪問(wèn)彼此之間的數(shù)據(jù)和設(shè)備，并可以互相審查對(duì)方的工作。

他們的研究結(jié)果，在過(guò)去兩年中發(fā)表了12篇論文：9篇發(fā)表在有同行評(píng)審的期刊上，3篇發(fā)表在 arXiv預(yù)印本服務(wù)器上。

重溫30年前的實(shí)驗(yàn)

△Fleischmann正在演示他的實(shí)驗(yàn)裝置

核聚變通常需要在幾千萬(wàn)度的高溫下才能發(fā)生，比如太陽(yáng)核心、氫彈爆炸，這個(gè)過(guò)程被稱為熱核聚變。

有些人猜測(cè)，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(jìn)行冷核聚變。反應(yīng)溫度不超過(guò)1000度，相比幾千萬(wàn)度可以說(shuō)是“非常冷”了。

1989年，當(dāng)時(shí)世界上知名的電化學(xué)專家Martin Fleischmann和Stanley Pons發(fā)現(xiàn)，在用鈀電極電解重水時(shí)會(huì)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(jì)算的功率，系統(tǒng)溫度穩(wěn)定在30°C左右。但是，在某些時(shí)候，溫度會(huì)突然升高到約50°C，而輸入功率卻沒(méi)有變化。

有時(shí)高溫過(guò)程能持續(xù)兩天或更長(zhǎng)時(shí)間，并且一旦發(fā)生，將在實(shí)驗(yàn)中重復(fù)數(shù)次。

△?冷核聚變可能的幾種反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)裝置

反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量多于輸入整個(gè)系統(tǒng)的能量，根據(jù)能量守恒定律，多出來(lái)的熱量一定有其他來(lái)源。Fleischmann認(rèn)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(guò)同行評(píng)審的論文，但是投給Nature的文章被拒絕了。

其他科學(xué)家試圖復(fù)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)，卻沒(méi)有一個(gè)能夠成功的。谷歌的研究人員測(cè)試了三個(gè)他們認(rèn)為足夠可信的實(shí)驗(yàn)線索，都沒(méi)有重復(fù)出結(jié)果。

其中一個(gè)，他們?cè)噲D用鈀吸附氘是引發(fā)聚變。但在高濃度條件下，谷歌團(tuán)隊(duì)無(wú)法制造出穩(wěn)定的樣品。

第二個(gè)是美國(guó)物理學(xué)家在20世紀(jì)90年代工作的后續(xù)，他們聲稱通過(guò)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(guò)核反應(yīng)產(chǎn)生的氫同位素。谷歌對(duì)核信號(hào)的分析顯示，這次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有氚產(chǎn)生。

最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)法解釋的熱量，他們認(rèn)為這是核聚變的結(jié)果。但是在420次測(cè)試中，谷歌資助的團(tuán)隊(duì)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)熱量過(guò)剩。

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

此外，還有另一種實(shí)現(xiàn)冷核聚變的方法——?dú)馀莺司圩?。?dāng)具足夠強(qiáng)度的聲波引起液體內(nèi)的氣泡快速壓縮時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生幾萬(wàn)度的高溫。

一位印度認(rèn)為在這個(gè)過(guò)程中也會(huì)引發(fā)核聚變，但是并不被主流學(xué)術(shù)界承認(rèn)，它自己也因?yàn)閷W(xué)術(shù)不端被撤銷了教授職位。

30年間，很多科學(xué)家前赴后繼，只希望一朝實(shí)現(xiàn)冷核聚變，讓人類用上用不枯竭的能源，但是無(wú)一例外全沒(méi)有拿出靠譜的證據(jù)。

有一些人希望走捷徑，主流的科學(xué)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(shí)驗(yàn)幾十年來(lái)雖然發(fā)展緩慢，但是看起來(lái)更有希望。有些反應(yīng)設(shè)備已經(jīng)接近于能向外輸出能量了。

冷核聚變?cè)诒灰暈椤安B(tài)科學(xué)”（pathological science），和偽科學(xué)也差不多了。Hacker News網(wǎng)友知道谷歌投資這種研究，對(duì)此是嗤之以鼻的：

“這不是非常困難的問(wèn)題，實(shí)際上根本不可能?！?/p>

“谷歌完全是在沒(méi)有成功希望的研究上浪費(fèi)錢(qián)。”

“谷歌如果認(rèn)真對(duì)待核聚變，應(yīng)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(dāng)年4月，美國(guó)科技博客TechCrunch報(bào)道，谷歌收購(gòu)了一家開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)小型移動(dòng)高效核能發(fā)電機(jī)有關(guān)的公司。

這家公司，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了能夠進(jìn)行高效同位素分離的新程序，這個(gè)技術(shù)的主要用途，就是進(jìn)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(shù)，切入核能領(lǐng)域。

2017年，F(xiàn)uturism報(bào)道稱，谷歌與核聚變公司Tri Alpha Energy (TAE)合作，一起開(kāi)發(fā)出了核聚變演算法，并發(fā)表了相關(guān)論文。

這演算法名為“Optometrist”演算法，由機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)驅(qū)動(dòng)，可幫助實(shí)驗(yàn)者選出核聚變實(shí)驗(yàn)的最佳參數(shù)。

這兩個(gè)動(dòng)作，都是當(dāng)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(rèn)為是“走捷徑”的行為。

國(guó)內(nèi)的網(wǎng)友，更是拎出了“南陽(yáng)水汽車”與其進(jìn)行對(duì)比，調(diào)侃稱：要和我們的水車爭(zhēng)風(fēng)頭嗎？

但正如Nature系列文章所展現(xiàn)出來(lái)的那樣，也有人認(rèn)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(guān)研究的科學(xué)家。

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