方舟子的Blog

1989年3月23日，美国犹他大学举行新闻发布会发布一条震惊世界的重大消息：化学家马丁·弗雷希曼和斯坦利·庞斯实现了世界各国众多物理学家研究了几十年也没能成功的梦想——受控核聚变，人类有望一劳永逸地解决能源问题了。

核聚变是指两个较轻的原子核相遇聚合成较重的原子核，并释放出巨大的能量，例如太阳能就是来自于太阳内部氢原子聚合成氦原子的聚变。但是原子核都带正电，两个原子核要聚合在一起，首先要克服同性电荷之间的斥力。氢原子核只带一个正电荷，斥力最小，聚变也最容易，如果能利用水中氢的同位素氘的聚变获取能量，可供人类用上几百万年，而且没有核废料，可谓理想的能源。不过，要让氘实现聚变，需要将它加热到上亿度的高温才能克服斥力，怎么控制如此炽热的物质？不加控制的话，就变成氢弹了。目前物理学家在探索用一种叫托卡马克的大型而昂贵的装置来实现受控核聚变，在弗雷希曼和庞斯宣布其发现的时候，托卡马克还只能让聚变过程持续几毫秒，而且获得的能量少于消耗的能量，根本不实用。

但是弗雷希曼和庞斯宣称，他们能让聚变在室温下就能进行，所以被称为“冷聚变”，与热聚变所需的上亿度高温相比，室温的确够冷。他们所用的装置不是昂贵的反应堆，而是一个简单的电解池：将一对用稀有金属制造的电极（正极是铂，负极是钯）浸入到盛有锂盐和重水的玻璃瓶，通上电流就能让重水中的氘发生聚变。整个装置的费用大约也就100美元。

首先有这个主意的是弗雷希曼。他曾是英国南安普敦大学电化学系主任。做为一名著名的电化学家，他知道如果用钯做电极，很容易吸附氢离子。多年来他一直在想，有没有可能利用钯的这个特性，用电解的方法让氘发生聚变呢？1984年，他从南安普敦大学退休后，到犹他大学拜访以前的学生、长期合作者庞斯，决定实现他多年的梦想。两人秘密地从事这一研究，最开始是在庞斯家的厨房做实验，之后把实验装置搬到犹他大学化学楼的地下室。因为是秘密实验，他们只能自掏腰包购买实验器材和材料。

他们知道，如果重水中的氘发生了聚变，就会释放出中子。他们用一个简单的中子探测器来检测在钯极是否有中子辐射。有时候能检测到比本底高一些的中子数目，但是最多也只比本底高50％。

做为电化学家，他们对放热现象很感兴趣。他们用一个恒温水浴箱做为量热器，把电解池泡在水浴中，测量电解池和水浴的温差，就可以知道有多少热从电解池释放出来，由此可以算出输出的能量，把输出的能量与输入的能量（通电的电能）相比，可以知道是否产生了多余的能量。他们发现，有时候输出的热能的确要比输入的电能多，大约能多出10～25％。他们认为这些多余热能就是聚变产生的。他们推论说，如果使用一个超大型的电解池，就能让输出热能与输入电能的比提高到4:1。在新闻发布会上，这个“推论”被做为事实提供给了媒体：用1瓦电能产生4瓦的热。

1988年，在利用业余时间做了4年实验、自费花了10万美元之后，他们仍然只有一些时有时无的初步结果。这时，他们想到应该设计一系列对比实验，改变各种参数，例如使用不同的电极形状、电解质、电流强度等等，看在什么条件下能获得最佳结果。但是做这一系列的实验需要用到许多电解池和其他仪器，不是个人能负担得起的。于是他们向美国能源部提交了一份资金申请报告。

能源部将他们的报告送给一些专家评审。其中一名专家是犹他大学附近的伯里格汉·扬大学的物理学家斯蒂芬·琼斯。自1986年起，琼斯碰巧也正在做电解重水的实验。他并没有想到要去测量热量，而只是检测中子的释放。他觉得他检测到有多余的中子从电解池中释放出来，但是所用的中子探测器过于简陋，无法做精确测量。为此他花了一年半的时间建造了一个精致的中子探测器，用它检测到电解池能释放出比本底高一点点的中子。

见了弗雷希曼和庞斯的资金申请，琼斯非常惊讶地获悉就在50英里外居然有人也在做和他类似的实验。他想到也许彼此之间可以有合作，比如可以让弗雷希曼和庞斯使用他造的中子探测器。于是在1988年秋，琼斯与弗雷希曼和庞斯联系上。

庞斯此时觉得不能再保守秘密，向犹他大学校长报告了他们的重大发现。校方对此极为兴奋。如果庞斯的发现是真的，并拥有了专利，就意味着能给学校带来滚滚的财源。犹他大学的律师立即开始为其申请专利。但是犹他大学校方又担心会被伯里格汉·扬大学抢了先。1989年3月6日，两个学校的校长以及弗雷希曼、庞斯、琼斯在伯里格汉·扬大学会晤，达成协议，双方分头各写成一篇论文，在3月24日这一天在机场见面，把两篇论文交给联邦快递寄给英国《自然》。

犹他大学校方觉得自己就坐在金山上，仍然害怕被伯里格汉·扬大学把金子挖走。于是不惜违反协议：3月11日，弗雷希曼、庞斯将其论文寄给《电分析化学杂志》；3月23日，即在约定向《自然》投稿的前一天，犹他大学单方面举行新闻发布会。在发布会上，有记者问到犹他大学是否知道有其他人也在从事类似研究时，得到的回答是不知道。琼斯极为恼怒，在发布会后即用传真给《自然》发去了论文。

犹他大学的做法不仅背信弃义，而且违反了科学研究的规范。开新闻发布会并非发布科研成果的正常渠道，何况发布的还只是初步的实验结果。按惯例，一个科学设想在有了初步的实验结果之后，还应该进行一系列严格的实验获得更确定的结果，然后经过同行评议在学术期刊上发表，这才是发布科研成果的正常渠道。仅仅有了初步结果，就急忙向媒体宣布，是在贪婪驱使下的一种孤注一掷的赌博行为。在科学研究中违反规范进行赌博，虽然也有可能如愿以偿，但更可能赔个精光，乃至身败名裂。

各大媒体都参加了1989年3月23日犹他大学“冷聚变发现”新闻发布会。弗雷希曼和庞斯一夜之间成了世界名人。人类即将拥有取之不尽用之不竭的廉价能源的宣告出现在世界各国的媒体头条。但是科学家要比记者更冷静，他们很清楚，弗雷希曼和庞斯的发现能否站得住脚，还得看其他实验室是否能重复出其结果。他们希望了解实验的细节，以便能够重复实验。但是弗雷希曼和庞斯此时能够提供的只有即将在《电分析化学杂志》发表的论文的预印本，里面对实验的许多细节都语焉不详。试图重复实验的人只能借助其他渠道，比如根据电视拍摄的画面，去猜测实验的细节。

起初传来的是激动人心的消息。4月1日愚人节这一天，日本、匈牙利的研究人员都宣布重复出了弗雷希曼和庞斯的实验结果，他们可不是开玩笑。4月10日上午，美国德州A&M大学的一个研究团队举行新闻发布会，宣布重复出了冷聚变实验：他们的电解池能够释放出90％多余的热能。同一天下午，乔治亚理工学院的一个团队也举行新闻发布会宣布从另一个方面证实了犹他大学的结果：他们测出电解池释放出中子。其新闻稿称：“现在科学和工程都有了无限前景。就像火被发现的时候。”4月13日，西雅图华盛顿大学的两名研究生宣布他们测出电解池释放出大量的氚——聚变的另一种可能产物。他们也举行了新闻发布会。随后的一段时间，世界各国的许多实验室纷纷向媒体宣告他们重复出了冷聚变结果，其中包括俄国、意大利、巴西、印度乃至朝鲜。在那段狂热的日子，新闻报纸已代替学术期刊成为发表科研成果的渠道。

弗雷希曼和庞斯的赌博似乎大功告成。4月12日，庞斯在美国化学学会的半年会上演讲，约7000名与会者为他起立欢呼。犹他州政府出资500万美元在犹他大学建立国家冷聚变研究所。犹他大学要求美国国会提供2千500万美元的经费资助该项研究。用来做冷聚变实验的金属铂、钯价格急剧上涨，达到8年来最高点。

可惜好景不长。仅仅过了几天，最初的支持者就相继反悔。4月13日，乔治亚理工学院的团队宣布撤回他们的结果。他们并没有检测到中子，而是因为他们使用的中子探测器（与弗雷希曼、庞斯使用的中子探测器为同类型）由于受热出现了误差。几天后，德州A&M大学也收回了他们的说法：他们检测到的多余热量是疏忽造成的，他们忘了把温度计接地，通过温度计的电流将它加热了。5月25日，西雅图华盛顿大学的那两名研究生也承认他们的失误，他们并没有检测到氚，检测到的是环境中的另一种物质。

5月初，物理学家们发起总反攻。在美国物理学会举行的冷聚变讨论会上，加州理工学院、麻省理工学院、罗切斯特大学、劳伦斯·伯克利实验室、欧洲粒子物理研究所等机构的研究人员都报告没能重复出犹他大学的实验结果。他们没能检测到中子、伽马射线、氚、氦等聚变产物，而输出能量总是少于输入能量。美国物理学会邀请弗雷希曼和庞斯去参加会议回应批评，但两人都没有露面。他们随后去参加电化学年会的会议，那次会议奇怪地只邀请那些声称能重复出冷聚变的科研人员发言。

实际上，那些看了犹他新闻发布会的物理学家一开始就对其结果深表怀疑。如果像弗雷希曼和庞斯所说的其测到的多余热量是聚变产生的，那么释放出的中子数不会只比本底略高（每秒不到100个中子），而会是每秒释放出数以万亿计的中子，那对没有防护的实验人员将是致命的。在开发布会之前，弗雷希曼也知道必须对实验释放的中子数做更精确的测定，联系了英国著名的原子能研究机构哈威尔实验室，但该实验室不能马上给他结果。7月，哈威尔实验室的结果出来了：在弗雷希曼指导下重建了电解池，但是检测不到中子。

如此看来，弗雷希曼和庞斯检测到的中子不过是实验误差或疏忽造成的。那么怎么解释他们检测到的多余热量呢？加州理工学院的研究人员认为是因为他们未在电解池中安装搅拌器，局部过热导致高估了产热。琼斯则认为是因为他们所用的电解池是开放式的，电解水的过程中释放出的氢气和氧气能够重新结合，这个化合过程产生了检测到的多余热量。他改用封闭式的电解池重新做实验，就再也检测不到多余热量。琼斯从弗雷希曼和庞斯的竞争对手转变成了强烈的反对者。

要避免实验误差或疏忽的一个可靠方法是做个对比实验，例如用轻水（普通水）代替重水做实验，因为轻水不可能发生聚变，如果用它也能检测到中子、多余热量，那就说明是实验本身出了问题。但是弗雷希曼和庞斯都没想到要做对照实验。在犹他大学新闻发布会后，弗雷希曼到哈威尔实验室做报告，一个听众问他是否做了轻水对照实验，弗雷希曼竟粗鲁地回答说：“我不准备回答这个问题。”在另一次会议上，庞斯也被问到同一个问题，他回答说这个对照实验没有必要。

1989年夏天，美国能源局成立的特殊委员会到各个实验室进行调查。11月，该委员会报告说，没有令人信服的证据能够证明冷聚变的存在。犹他大学国家冷聚变研究所的科研人员未能重复出弗雷希曼和庞斯。1990年5月，犹他大学校长被迫辞职。第二年6月30日，国家冷聚变研究所关门。

不过这出戏并没有就此落幕。在被迫离开学术界之后，弗雷希曼和庞斯仍然想继续赌下去，而且拉到了赌金。丰田汽车公司的老总丰田英二资助他们在法国建实验室，研发让冷聚变产业化。日本通商产业省则在1992年拿出2千万美元的经费资助冷聚变研究。但是这个赌局已很难维持了。1995年，弗雷希曼以对研究方向有不同意见为由和庞斯分道扬镳，脱离了丰田项目。第二年，庞斯自己也离开了。1997年，日本通商产业省终止冷聚变项目。1998年，丰田公司也终止了冷聚变项目，而犹他大学则在那一年放弃申请冷聚变世界专利。

至此戏结束了吗？也没有。仍然有不少被称为冷聚变“信徒”的人在继续着弗雷希曼和庞斯的美梦，时不时地有人声称证实了冷聚变的存在。他们的工作很难在主流学术期刊上发表，他们就自办冷聚变杂志，自开冷聚变国际会议，其中有一届还是在北京召开的。在“冷聚变”一词变得臭名昭著之后，他们就改叫“凝聚态物质的核科学”。但是近20年来，除了冷聚变“信徒”反复地声称已验证了弗雷希曼和庞斯的实验之外，没有别的突破。早在1989年庞斯就宣称用冷聚变实验产生的热能够把水烧开用来泡茶，但至今没人能喝上冷聚变茶。最新的进展是：在1990年代就宣称已实现冷聚变的日本大阪大学退休教授荒田吉明及其合作者张月昌于今年5月22日当众表演冷聚变实验，据说有几家主要报纸和电视台的记者出席。不过几乎没有英文媒体报道此事。连喜欢炒作的记者也学乖了。毕竟，科学实验不是魔术表演，不是靠向没有专业辨别能力的观众演示就能让人信服的。

2008.6.4.

（《经济观察报》2008.6.9和2008.6.16）

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