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核能版“水变油”登Nature!谷歌7000万押注,MIT参与

2019-06-03 08:39:59    创事记 微博 作者: 量子位   

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  文/边策 乾明

  来源:量子位(ID:QbitAI)

  谷歌,对核冷核聚变(Cold Fusion)下手了。

  这个被称为核能版“水变油”的设想,30年前首次提出后,一直被主流的物理学界斥为“伪科学”。

  让原本几千万度高温下才能发生的核聚变反应,在接近常温、常压和相对简单的设备条件下发生,如果能够变成现实,意味着只用水就能够创造出无限能源。

  同时,现在整个社会所依赖的石油、煤炭等资源,都将被替代,成为过去。

  遗憾的是,这种比拟、甚至要超越“水变油”的研究,从来都没有得到过确定的结果。以至于相关的研究者都指为骗子,笑话。

  30年来,Nature、Science等科研圈权威杂志一直对其持批判态度,基本没有发表过关于冷核聚变相关的研究论文。

  但现在,谷歌重金押注,MIT科学家参与。

  Nature意外刊出一系列文章,要重新审视冷核聚变(Revisiting the cold case of cold fusion)。

  所以,“伪科学”要被正名了吗?

  谷歌“下手”冷核聚变

  Nature在相关文章中透露,从2015年开始,谷歌一直在为冷核聚变研究提供实验基金,金额高达1000万美元,折合成人民币近7000万。

  本周,谷歌的项目经过同行评审在Nature的Perspective栏目上公布。这篇文章,名为重新审视冷核聚变(Revisiting the cold case of cold fusion)。

  参与的机构有麻省理工、英属哥伦比亚大学、马里兰大学、劳伦斯伯克利国家实验室等等。

  谷歌的团队,已经探索了三种被提议用来产生冷核聚变的实验装置。两个涉及钯和氢,另一个涉及金属粉末和氢。 同样,在数百次的实验中,并没有发现关于冷核聚变可行的证据。

  但是,他们在测量和材料科学技术方面取得了一些进展,比如用来测量热能微小变化的新方法,会提高未来各类实验的精密度。

  研究人员说,这些进展对于能源研究能够带来帮助。他们还希望,自己的工作能够激励其他人重新审视冷核聚变实验。

  谷歌项目经理Matthew Trevithick表示,进行资助研究并不及仅仅是对冷核聚变的追求,如果仅限于此,就不会对这个团队保持这么长的兴趣了。

  谷歌的团队有30名研究专家,他们之间可以访问彼此之间的数据和设备,并可以互相审查对方的工作。

  他们的研究结果,在过去两年中发表了12篇论文:9篇发表在有同行评审的期刊上,3篇发表在 arXiv预印本服务器上。

  重温30年前的实验

△Fleischmann正在演示他的实验装置Fleischmann正在演示他的实验装置

  核聚变通常需要在几千万度的高温下才能发生,比如太阳核心、氢弹爆炸,这个过程被称为热核聚变

  有些人猜测,像钯这种金属催化剂可以吸收氢原子,从而可以在更低的温度下进行冷核聚变。反应温度不超过1000度,相比几千万度可以说是“非常冷”了。

  1989年,当时世界上知名的电化学专家Martin Fleischmann和Stanley Pons发现,在用钯电极电解重水时会有异常的热量放出。

  在大多数情况下,输入到电解池的功率等于计算的功率,系统温度稳定在30°C左右。但是,在某些时候,温度会突然升高到约50°C,而输入功率却没有变化。

  有时高温过程能持续两天或更长时间,并且一旦发生,将在实验中重复数次。

△ 冷核聚变可能的几种反应和实验装置 冷核聚变可能的几种反应和实验装置

  反应中产生的热量多于输入整个系统的能量,根据能量守恒定律,多出来的热量一定有其他来源。Fleischmann认为是重水中的发生了核聚变。

  他们发表了3篇通过同行评审的论文,但是投给Nature的文章被拒绝了。

  其他科学家试图复现他们的实验,却没有一个能够成功的。谷歌的研究人员测试了三个他们认为足够可信的实验线索,都没有重复出结果。

  其中一个,他们试图用钯吸附氘引发聚变。但在高浓度条件下,谷歌团队无法制造出稳定的样品。

  第二个是美国物理学家在20世纪90年代工作的后续,他们声称通过用热氘离子脉冲轰击钯,产生了异常水平的氚,另一种仅通过核反应产生的氢同位素。谷歌对核信号的分析显示,这次实验没有氚产生。

  最后一个实验是在富氢环境中加热金属粉末。目前一些冷聚变的支持者声称,这个过程会产生过多的无法解释的热量,他们认为这是核聚变的结果。但是在420次测试中,谷歌资助的团队没有发现热量过剩。

  也就是说,谷歌也没有发现关于冷核聚变的可行证据。

  此外,还有另一种实现冷核聚变的方法——气泡核聚变。当具足够强度的声波引起液体内的气泡快速压缩时,可能会产生几万度的高温。

  一位印度学者认为在这个过程中也会引发核聚变,但是并不被主流学术界承认,他自己也因为学术不端被撤销了教授职位。

  30年间,很多科学家前赴后继,只希望一朝实现冷核聚变,让人类用上用不枯竭的能源,但是无一例外全没有拿出靠谱的证据。

  有一些人希望走捷径,主流的科学家们则在人工可控核聚变道路上苦苦追寻。

  激光核聚变、托卡马克、仿星器,这些实验几十年来虽然发展缓慢,但是看起来更有希望。有些反应设备已经接近于能向外输出能量了。

  冷核聚变在被视为“病态科学”(pathological science),和伪科学也差不多了。Hacker News网友知道谷歌投资这种研究,对此是嗤之以鼻的:

  “这不是非常困难的问题,实际上根本不可能。”

  “谷歌完全是在没有成功希望的研究上浪费钱。”

  “谷歌如果认真对待核聚变,应该投资主流研究。”

  谷歌的核能之路

  谷歌布局核能源,并不仅仅只有这一次。往前追溯,可以到2010年。

  当年4月,美国科技博客TechCrunch报道,谷歌收购了一家开发和设计小型移动高效核能发电机有关的公司。

  这家公司,已经开发出了能够进行高效同位素分离的新程序,这个技术的主要用途,就是进行铀浓缩。而浓缩铀,是生产核能源的必然条件。

  此外, 谷歌也在利用自己的AI技术,切入核能领域。

  2017年,Futurism报道称,谷歌与核聚变公司Tri Alpha Energy (TAE)合作,一起开发出了核聚变演算法,并发表了相关论文。

  这演算法名为“Optometrist”演算法,由机器学习技术驱动,可帮助实验者选出核聚变实验的最佳参数。

  这两个动作,都是当前核能研究的主流做法。

  而这次,谷歌选择了资助冷核聚变研究,被不少人指认为是“走捷径”的行为。

  国内的网友,更是拎出了“南阳水汽车”与其进行对比,调侃称:要和我们的水车争风头吗?

  但正如Nature系列文章所展现出来的那样,也有人认为,找不到可行的证据,可能是研究不够全面,但我们不能因此就排斥任何去探索相关研究的科学家。

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