瓶中精灵:反对冷核聚变的案例

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


鸡尾酒会上似乎要开始“揭穿真相周”了。几周前,我的 SciAm 同事乔安妮·马纳斯特 提醒我关注一部新电影,名为 《信徒》,详细介绍了 冷核聚变 的争议。该片于 10 月 14 日在芝加哥国际电影节首映,并荣获金雨果奖——正如乔安妮指出的那样,这是一项了不起的成就,因为专门关于科学的电影并不常见,即使在独立纪录片中也是如此。制作公司 137 Films 花了 三年时间才制作完成《信徒》,他们目前正在寻找发行商。

我无法评价这部电影的质量,因为我还没有看过,但作为一名报道物理学 (*咳嗽*) 将近 20 年的人,我清楚地记得这场争议,并且多年来一直断断续续地关注着它。因此,当我遇到对这个话题不够怀疑的报道时,我很容易变得有点喋喋不休。这是异想天开的沃土:谁不想要廉价、无限的能源呢?我当然想要!但是想要某件事是真的,与某件事在严格的实验意义上实际上是真的,是不同的。

尽管如此,如果处理得当,这仍然是纪录片的绝佳素材。根据预告片,《信徒》给我的印象是相当公正的,它让顽固的冷核聚变追随者以及许多(许多!)反对者——包括我在 美国物理学会 华盛顿特区办公室的老朋友迈克尔·卢贝尔和罗伯特·帕克,《巫毒科学》 的作者(我 多年前为 Salon 撰写过他的简介)——都发出了声音。


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仔细观察,您还可以瞥见 《圣徒》 中的一个场景,该片以冷核聚变为中心情节。这启发我 挖掘出我 2007 年的一篇经典鸡尾酒会物理学帖子(经过适当编辑),供那些可能想要了解一些基础科学知识的人。(友情提示:由于这个话题似乎总是会引出顽固的追随者,我将监控评论区,以确保它不会充斥着大量冗长的伪科学论战,以及通常的指责,即思想封闭和充当当权者的工具。是的,我完全可以做到。我的博客,我的规则。)

更新:尽管我在上面清楚地声明我会审核评论区,并解释了原因,但来自亲冷核聚变社区的几位潜在评论者——又名“惯常嫌疑人”——感到震惊,震惊!我告诉你,他们发现 (a) 我坚持了这一点,并且 (b) 这项政策实际上适用于他们。可以预见的“审查!”的呼声在互联网上此起彼伏——这有力地证明了为什么审核不是审查。那里有 整个互联网 供人们抨击一切的不公平,撰写冗长的逐点“反驳”,详细说明我许多被认为的博客罪过,骂我白痴,并普遍诋毁我的人格,如果他们愿意的话。这个博客?这是我的空间。我喜欢保持整洁。此帖子的评论现已关闭。

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在 1997 年的《圣徒》中,西蒙·坦普勒(方·基默饰)是一位伪装大师和盗窃大师,他使用与天主教圣徒相关的假名(在本片中,是魔法的守护圣徒)。最终,他受一位俄罗斯工业家的雇用,从一位年轻漂亮的女科学家那里窃取冷核聚变公式,从而获得用几加仑水加热数百万家庭的秘密。在好莱坞的惯例中,他反而爱上了她,他们一起将无限能源带给全世界,使用的仅仅是装在重水罐子里的电极。

这部电影的科学前提与 《连锁反应》 中将 声致发光 呈现为强大能源的方式如出一辙。主要区别在于,声致发光——虽然远未达到银幕上描绘的发展阶段——但仍然是一个备受尊敬、资金充足的研究领域,而冷核聚变自从 20 多年前据称被发现以来,几乎一直停留在疯人院的边缘。

冷核聚变有一些顽固的支持者(其中许多人在《信徒》中出现),但该领域拥有更多的怪人,他们不可避免地破坏了在这些实验中获得真正成果的罕见情况。普遍的观点是,绝大多数冷核聚变研究都属于“病态科学”的范畴:结果总是处于惊人验证的边缘,并且每当所述验证(再次)未能实现时,总会有一个方便的理由来解释为什么它不是真正的决定性失败。

媒体报道 并不总是那么出色,尽管在 2000 年,《时代》杂志明智地将冷核聚变列为 20 世纪“最糟糕的想法”之一。2004 年,《大众机械》刊登了

一篇可鄙的恐吓性文章 封面故事,声称恐怖分子可以利用冷核聚变制造自己的氢弹。(该杂志在 报道意大利 2011 年关于冷核聚变的说法 时,表现得稍微谨慎一些,因为他们在标题中加入了“可疑”一词。您可以阅读 我自己在 Discovery News/How Stuff Works 上对 2011 年说法的看法。)关于该主题的真正出色的报道示例,请参阅 莎伦·温伯格 2004 年 11 月 21 日为《华盛顿邮报》撰写的专题报道,这是我读过的最平衡和细致的报道。

也许您认为这些勇敢的、反建制的叛逆科学家真的非常接近于实现基于简单高中化学的廉价、充足的能源供应——只要那些顽固、思想封闭、刻薄的科学机构停止嘲笑他们并提供充足的资金资源。

不可否认,这是一个引人入胜的故事——每个人都喜欢看到弱者获胜——但这并非事实。冷核聚变的真实故事同样引人入胜且发人深省,但远非黑白分明。它更多的是关于全人类的弱点,而不是科学的邪恶。这就是为什么已经有几本关于这个主题的全长书籍问世。

网上有大量信息可供查阅,包括 1989 年臭名昭著的新闻发布会的原始视频片段,科学行业媒体和主流媒体的报道,以及能源部在 1989 年 和 2004 年进行的官方审查的完整报告。还有几本科普书籍提供了赞成(尤金·马洛夫的 《冰火同源》)和反对(加里·陶布斯的 《劣质科学:冷核聚变的短暂生命和奇异时代》)的观点。

1989 年,犹他大学的两名化学家斯坦利·庞斯和马丁·弗莱施曼认为,他们已成功在罐子中产生了核聚变——无需重现恒星中心运行“热”核聚变所需的温度和压力。

我们可以实现热核聚变,但它需要的能量多于它产生的能量,因此在目前看来,它几乎是一个能量黑洞(尽管物理学家正在努力解决这个问题,是的,他们正在努力!)。无论如何,他们的发现与迄今为止关于核聚变的所有已知知识背道而驰,无论是在理论上还是在实验上。

通常,当科学领域取得重大突破时,它会以正式论文的形式写出来,其中包含其他科学家复制实验和测试结果所需的所有信息——因为可重复性是科学方法最基本的要素之一。该论文被提交给一家信誉良好的、同行评审的期刊,如果足够多的审稿人给予肯定,该论文就会发表,其他科学家可以批判和/或在他们的工作基础上再接再厉。

该系统是不完美的——自我和竞争可能会从中作梗——但从长远来看,它为科学做出了很好的贡献。同样被接受的格言是,结果的潜在革命性越强,证明的负担就越大:非凡的主张需要非凡的证据,才能被科学界接受。而冷核聚变是一个真正非凡的主张。

庞斯和弗莱施曼出于某种原因,无视既定协议,直接进入公共领域,在 1989 年 3 月 23 日的新闻发布会上宣布了他们的结果——甚至在他们为他们认为将成为一个利润丰厚的行业申请专利的同时。

这些待批的专利申请被认为是他们无法透露实验的所有细节或提供适当的结果证明的原因——这意味着他们的结果无法由其他科学家进行测试和验证。基本上,他们想两全其美:他们想要因其工作而获得科学荣誉,同时又囤积细节,希望从专有专利权中获得财富。

犹他州的新闻稿更糟,它沉溺于不幸的夸张,称赞这项突破将提供“取之不尽用之不竭的能源”。

现在,任何 作为记者报道过科学 的人都知道,当提出这样的主张时要保持警惕:我们都赞成新的和改进的能源,但是取之不尽用之不竭?自然界根本 不是那样运作的;这听起来更像是永动机这个老生常谈的难题,而不是任何严肃的科学。《纽约时报》非常谨慎,最初拒绝刊登这个故事,但《华尔街日报》显然只看到了美元符号,并在头版刊登了一篇关于这项突破的兴高采烈的文章。很快,其他主要报纸也纷纷效仿,一场媒体盛宴开始了。

科学家——尤其是物理学家——与《泰晤士报》一样持怀疑态度,部分原因是庞斯和弗莱施曼宣布他们发现的方式。“传统科学要求你遵守某些规则,”退休的洛斯阿拉莫斯科学家、转为地下冷核聚变研究员的埃德蒙·斯托姆斯在 《连线》杂志的一篇专题报道 (同样令人不安地不加批判地对待这些说法)中引用说。“首先,你不得通过新闻发布会宣布你的结果。其次,你不得夸大结果。第三,你必须准确地告诉其他科学家你做了什么。他们违反了所有这些规则。”

科学文化的不成文“规则”的制定有非常充分的理由——如果你违反了这些规则,最好有自己充分的理由这样做,或者至少要有杀手级的实验结果,并附上手头独立验证所需的所有必要文件。庞斯和弗莱施曼面临相当冷淡的接待,这难道不奇怪吗?

最终,他们发表了一篇 50 页的论文,其中包含了所有必要的细节,但它很仓促、粗糙,并且至少包含一个关于他们对伽马射线光谱分析的离谱错误。这并没有帮助加强他们的案例。尽管如此,如果他们的工作得到了验证,他们或许会勉强原谅他们糟糕的科学礼仪和最初笨拙的失误。科学家和任何人一样,都喜欢弱者逆袭的故事。

问题是,世界各地数百名研究人员争先恐后地重复这些实验,但都失败了。这里那里出现了一些希望的曙光:德克萨斯农工大学和佐治亚理工学院的团队分别于 4 月兴奋地报告了过量热量和中子产生的成果,但几乎立即撤回了这些成果,理由是“缺乏证据”。到 1989 年底,一个专家小组对这个问题进行了能源部审查,并得出结论,这些说法没有根据。就主流科学而言,那是 冷核聚变棺材上的最后一颗钉子

但就像许多伪科学——它经常被与之比较——一样,冷核聚变拒绝消亡。很难不钦佩冷核聚变倡导者的钢铁般的决心,他们面临嘲笑,事业遭受挫折,并从零开始努力建立自己的科学事业:他们自己的会议、他们自己的期刊、他们自己的社区。(再说一遍,有一种“好吧!如果我们不能在大的沙箱里玩,我们就自己做一个!”的味道。)

唉,这些都是怪人滋生的理想条件,所以他们有一些奇怪的伙伴,但他们也有少数其他受人尊敬的科学家在进行冷核聚变实验。

据报道,庞斯和弗莱施曼在 1995 年发生了激烈的争吵并分道扬镳。弗莱施曼 于 8 月去世,庞斯变得有些隐居。冷核聚变的新动态二人组是 SRI 国际化学家迈克尔·麦库伯和麻省理工学院物理学家彼得·哈格尔斯坦。

[更新:为了澄清,因为感谢一位评论员,我意识到这从帖子的结构中并不明显:麦库伯和哈格尔斯坦都是下面提到的合法、认真的研究人员的例子,他们正在尝试进行低能量核反应的仔细实验。]

渐渐地,严肃的研究人员开始在他们自己的会议以外的会议上发表论文,包括美国物理学会的会议。他们逐渐消除他们所选择领域的污名,不时发表同行评审的论文,论证他们重新命名的“低能量核反应”的所谓证据。

最终,能源部决定,为了公平起见,再次审视过去 15 年积累的证据,并重新评估冷核聚变争议。这一次,他们稍微松口了:他们仍然认为证据不足以令人信服,无法启动联邦政府资助的研究计划。

小组在后续实验是否验证了偶尔产生的“过量热量”问题上存在分歧,理由是实验设计、文档记录、背景控制等方面存在缺陷,从而混淆了他们的判断。(在 18 名成员中,12 人没有发现确凿的证据,5 人认为证据有些令人信服,只有 1 人完全相信。)但他们认为,资助机构应考虑在个案基础上资助拟议的项目,前提是这些提案“符合公认的科学标准并经过严格的同行评审”。

的确,在过去二十年中,有报告称在各种实验中出现了微小的过量能量爆发。但即使是哈格尔斯坦也承认实验持续存在不一致性;一些“结果”从未被重现。冷核聚变对验证的说法是基于一种奇怪的统计学原理:当然,大多数结果都是负面的,但他们现在已经积累了如此具有统计学意义的声称过量热量的实例样本,以至于至少其中一些结果必须是有效的,而任何缺乏效应的原因都是由于实验存在缺陷。

《华盛顿邮报》的文章引用了受人尊敬的核物理学家理查德·加温的话,驳斥了这种牵强的论点:“声称似乎支持冷核聚变的实验是有效的,而那些不支持冷核聚变的实验是有缺陷的,这很荒谬。”现在有更多科学家愿意承认可能有一些边缘的兴趣正在发生,但大多数人仍然不相信它是真正的冷核聚变。几乎没有人抱有希望它会成为一种可行的能源。

它最大的问题是缺乏可重复性,即使在冷核聚变界最受尊敬的成员的实验中也是如此。例如,麦库伯向温伯格承认,在 50,000 小时的实验中,只有 50 个记录在案的实例“明确地”产生了过量热量。

这还远远不够。科学必须保持其完整性——即使只是为了对抗其从业人员不可避免的人性弱点——这意味着我们不能降低可重复性标准的门槛,仅仅因为钯是一种“异想天开”的金属,充满了不可预测的、分布不均的杂质。

严肃地说,这是冷核聚变倡导者给出的主要借口之一,以解释为什么他们会得到如此不一致的结果。材料问题在实验上确实很棘手,但冷核聚变并不是唯一面临克服这些挑战的领域,那么为什么应该以这些理由来原谅其实验的不一致性呢?

至于“过量热量”,现在还不是兴奋的时候,因为它确实非常少。另一篇《连线》杂志的文章引用了冷核聚变主义者米切尔·斯沃茨的话,称现在的问题不是实验是否可以产生过量热量,“而是我们能否获得一千瓦?我们能否用这东西让一辆小型汽车移动?”

见鬼,如果他们能烧开一些水,那将是一项巨大的成就。已故的苏格兰物理学家道格拉斯·莫里森是每年冷核聚变会议为数不多的持怀疑态度的与会者之一,直到 2001 年去世。每年,他都会倾听那些夸张的说法,然后站起来提出一个简单的要求:“请给我来一杯茶?”他有点厚脸皮,但他表达了他的观点:冷核聚变夸夸其谈,但即使是最简单的应用能源任务也远远超出其能力范围。

那么,关于暗指存在庞大的科学阴谋来压制进一步的研究并彻底扼杀该领域(也许是为了确保对热核聚变研究的重大投资不会过时)呢?对此的“证据”大多是道听途说——即,根本不是真正的证据。

不可否认,科学有其政治、其激烈的竞争、狭隘的嫉妒和地盘之争。其中涉及到一些巨大的自我,而且在这场争议的两方,情绪往往有点高涨。科学家在他们的分歧中也并不总是很有礼貌。但总的来说,尽管私下里充满了激烈的言辞,但在公共领域,更冷静的头脑最终会占上风。

我曾亲耳听到物理学家将哈格尔斯坦贬为麻省理工学院的耻辱。(哈格尔斯坦反驳说,主流科学界是一个思想封闭的“黑手党”,只发表官方“家族”科学家的作品。)加州理工学院物理学家史蒂文·库宁曾公开谴责庞斯和弗莱施曼“妄想”,普林斯顿大学物理学家威尔·哈珀曾将他们描述为“无能的笨蛋”。

帕克一直是冷核聚变最激烈的、常常是尖酸刻薄的批评者之一。然而,多年来,他与许多冷核聚变科学家保持通信,并欢迎第二次能源部审查。他仍然认为这很可能是一堆糟糕的科学,但对《华盛顿邮报》承认,“也许有……一些奇怪的反应正在发生……。如果真的有,它可能会解决一些难题,但它不会很重要。”

可以说,冷核聚变已经不止一次地受到了审判,一些持怀疑态度的科学家也愿意倾听一些更可靠的说法。加温是 1989 年能源部审查小组的成员,随后于 1993 年访问了麦库伯在 SRI 的实验室。

他远非断然否定这项工作,而是赞扬该实验室“认真而胜任的工作”,并且没有发现实验设置中存在巨大的错误。(这正是麦库伯的工作与绝大多数冷核聚变实验的不同之处,这让加温向《华盛顿邮报》抱怨说:“那些连大二实验都做不好的人突然可以自由地暗示,他们结果中的差异来自无法解释的、基本的、惊天动地的、产生热量的现象。”)但他确实指出了设置中可能存在的许多问题,以及一些测量误差,并直言不讳地得出结论:“不支持任何‘过量热量’的发现。”

所有这些都不等同于科学机构一方的阴谋集团式阴谋——这种观念为一种正在兴起的“冷核聚变神话”提供了基石,而这种神话几乎没有现实依据。整个科学界并没有不公平地驳回这些说法:它只是仍然对已提交给它的不稳定的证据感到不信服。

如果冷核聚变倡导者有一天战胜逆境,并为低能量核反应提供真正可重复、令人信服的证据,那么顽固的老科学机构可能会抱怨几句,但最终它会接受这些发现并相应地改变其理论。因为这就是科学方法的全部意义所在。

改编自旧存档站点上的2007 年 8 月的帖子,该帖子也出现在 2007 年的开放实验室选集中。

附录

我代表史蒂文·克里维特提交此评论;由于某种原因,它没有出现在审核队列中,甚至不允许我以自己的身份发布评论。显然,存在一个阻止史蒂文评论的阴谋,但我希望这能解决问题。顺便说一句,即使史蒂文和我在这个问题上碰巧意见相左,这仍然是那种实际上增加了讨论的评论,我感谢他愿意保持愉快。

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您好,詹妮弗,

感谢您令人耳目一新的观点。我很欣赏您足够关心科学,以表达您有充分根据的批评。

由于我比您更接近争论的中心,我完全理解您对冷核聚变信徒的挫败感。几年前,我否认了我对“冷核聚变”的信仰。http://newenergytimes.com/v2/reports/LENR-is-Not-Cold-Fusion.shtml。您可以想象我当时收到的一些电子邮件。

但是,您也通过省略,否定了您连同洗澡水一起倒掉的婴儿。如果您仔细研究实验工作,然后区分被否定信誉的“冷核聚变”概念与低能量核反应概念,您的案例会更有力,在我看来,低能量核反应概念不预设或断言聚变。我已经将这种区分发表在威利父子出版社和爱思唯尔科学百科全书中。我可以给您发送我的章节副本吗?我也在美国化学学会上多次介绍了这种区分。

对“冷核聚变”不太可能且不受可信物理学理论支持的原因持怀疑态度,这完全没问题。我同意。但是,有更好的方法来处理这场争议。请注意,在 2008 年,我开始通过实验证明,为什么数据反驳了“冷核聚变”的假设。

如果您可以的话,请下个月来参加美国核学会会议。我将在那里更清楚地解释这一点。

谢谢,

史蒂文·B·克里维特

新能量时报出版商兼高级编辑

 

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