專業精神/斯坦利·龐斯、馬丁·弗萊施曼和冷聚變
冷聚變是一種假設的現象，與核聚變形成對比，因為它將在室溫下自持。科學家在 1920 年代首次開始假設冷聚變。一個世紀以來，人們提出過好幾個成功的說法，但都被證明是錯誤的，但最著名的案例發生在 1989 年，由猶他大學的兩名電化學家 斯坦利·龐斯 和 馬丁·弗萊施曼 提出的。[1] 由於公眾希望改進能源部門，他們的出版物（最初發給《電分析化學雜誌》）[2] 成為了一項全球性的轟動，標誌著冷聚變成為當年出版次數最多的研究課題。由於實驗的模糊性和實驗誤差，複製工作普遍不成功，大多數證實龐斯和弗萊施曼主張的報告在幾天內就被撤回了。龐斯和弗萊施曼的垮臺歸因於職業不端行為：指控他們偽造伽馬射線發射資料，使其與預期中的聚變資料相符，[1] 對批評者進行“人身攻擊”，[2] 以及破壞美國物理學家 史蒂文·E·瓊斯 的研究成果，他在 μ子催化聚變方面取得了進展。龐斯、弗萊施曼和瓊斯最初同意同時向《自然》雜誌提交他們的研究結果，但由於大學的壓力，弗萊施曼和龐斯提前一天提交了他們的研究結果，使瓊斯措手不及。[3] 在科學界遭到反彈後，龐斯和弗萊施曼退出了公眾視野，並繼續秘密進行研究，終生堅持冷聚變。如今，該領域已採用其他名稱來避免與之相關的汙名。[4]
龐斯和弗萊施曼宣佈時的最初反應受到“一廂情願”邏輯謬誤的影響。龐斯和弗萊施曼的宣佈恰逢 1973 年石油危機 結束，這場危機表明了 歐佩克 對美國外交政策的政治影響。科學界正承受著壓力，要求找到擺脫對阿拉伯國家的能源依賴的解決方案，環保人士也正在遊說該行業轉向新的方向。媒體關注的幾個緊迫問題是：全球變暖、反核運動 以及 埃克森瓦爾迪茲號油輪洩漏事件，該事件恰好發生在宣佈的同一時間。
冷聚變技術意味著易獲得、清潔且廉價的能源。以目前的消耗速度，輻射預計將無害。冷聚變將為化石燃料提供一種無排放替代方案，但快速轉向該技術可能會導致金融崩潰。鈾、石油、天然氣和煤炭行業以及目前的基建（包括風力渦輪機、電力設施和電網）將變得過時。 [5]
傑文斯悖論 認為，由於能源生產效率的提高，冷聚變會導致能源使用量的增加。如果不受監管，冷聚變可能會在發電機密集使用的地區產生有害輻射，儘管廢物副產品很少。預計在人口密集且政府監管力度低的貧困地區過度使用冷聚變技術。冷聚變發電機可能會產生熱量浪費，從而導致區域性溫度上升。 海水淡化 在此類地區很常見，這需要複雜的工程來減少有毒廢物。有了易獲得的能源，透過沸騰進行的小規模海水淡化可能會成為常態，需要數百萬個廢物處理場所來處理重金屬和礦物。[6]
冷聚變最早是在 1909 年由 歐文·朗繆爾 提出的，他在鎢電極之間的氫等離子體中無意中觀察到了異常的熱量釋放。他對此很感興趣，並與 尼爾斯·玻爾 進行了私下交談，玻爾勸阻他繼續研究，因為結果似乎違背了能量守恆定律。[7]
鈀吸附和裂解分子氫的能力是在 19 世紀由 托馬斯·格雷厄姆（化學家） 發現的。它作為催化劑的用途導致了 弗里德里希·帕內特 和 庫爾特·彼得斯 等人的實驗，他們在 1927 年發表了研究結果，聲稱鈀可以透過“核催化”將氫融合成氦。後來證明，觀察到的氦來自大氣，他們的出版物被撤回了。然而，同年，約翰·坦德伯格確實透過用鈀電極進行電解觀察到了似乎是基於聚變的氦和過量的熱量。他的瑞典專利被拒絕，因為他無法解釋這種現象。坦德伯格在 氘 被發現後恢復了他的工作，但沒有取得成果。在 20 世紀 50 年代，關於μ子催化聚變的實驗表明了冷聚變的可行性，但被證明是淨能量負值。冷聚變第一次受到追捧是在 1956 年，《紐約時報》發表了 路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷斯 關於μ子催化聚變的研究成果。[7]
當弗萊施曼和龐斯觀察到“比化學所能解釋的熱量高出數百倍”時[8]，他們無意中複製了坦德伯格用氘重水在鈀催化劑中進行的實驗。這對夫婦聲稱，在電解池中通電會產生持續數天的溫度升高階段。在此期間，提取的功率超過供給功率的40倍。
最初的反應
[edit | edit source]1989年3月23日，弗萊施曼和龐斯宣佈了他們的研究結果[9]，科學界成員試圖複製他們的結果。德克薩斯A&M大學的一個小組報告了中子和氚的存在，證實了他們的原始結果[10]。佐治亞理工學院的科學家也證實了弗萊施曼和龐斯的結果，但在三天後撤回了他們的發現[11]。來自布魯克海文國家實驗室的研究發現中子計數略高於預期，但該小組沒有將其視為冷聚變的證據[12]。許多小組都跟進研究冷聚變，但從一開始就缺乏證據，或者認為他們得到了假陽性。科學界普遍認為，龐斯和弗萊施曼在沒有進行充分測試或科學嚴謹的情況下公佈了他們的研究結果。
迅速發展的恥辱
[edit | edit source]一年內，冷聚變從科學界最具前景的領域之一變成了病態科學[13]。科學界開始無視冷聚變研究，這與寓言“狼來了”相似，但這種對該領域的大規模漠視是在一次錯誤警報（龐斯和弗萊施曼的研究）之後發生的。
由於龐斯和弗萊施曼挑戰了關於如何進行科學的核心思想，冷聚變周圍形成了一個恥辱。他們挑戰了可重複性，而可重複性是科學方法的核心。
1989年11月，美國能源研究諮詢委員會向美國能源部提交的一份報告指出：“冷聚變的說法不同尋常，因為即使是冷聚變的最強支持者也斷言，這些實驗出於未知原因目前並不一致且不可重複”[14]。
龐斯和弗萊施曼正在挑戰科學框架，而不是在框架內運作。用托馬斯·庫恩的術語來說，龐斯和弗萊施曼試圖進行革命性的科學，而不是普通的科學，正是這種對科學方法的挑戰造成了圍繞該領域的恥辱。
從事冷聚變研究的研究人員通常使用低能核反應或晶格輔助核反應等術語來避免與冷聚變相關的恥辱。
心理偏見
[edit | edit source]確認偏差、過度自信和沉沒成本
[edit | edit source]龐斯和弗萊施曼告訴記者，他們對自己的研究結果非常有信心，並且已經多次觀察到它們[15]，但他們似乎避免了否定證據，並將每個積極的實驗都視為對冷聚變的支援。他們反覆迴避加州理工學院研究人員提出的問題，這些研究人員正試圖用更高質量的裝置複製他們的實驗[16]。
在龐斯和弗萊施曼在冷聚變研究上投入了數年時間和超過10萬美元的資金後[17]，他們很可能由於沉沒成本謬誤而感到有必要提供積極的結果。
低可證偽性
[edit | edit source]“冷聚變是可能的”這句話的可證偽性非常低可證偽性，這意味著很難證明“冷聚變不可能”這一說法。冷聚變不可能的想法是基於現有的科學理論。勞森判據是目前公認的模型，它描述了確定密度、約束時間和等離子體溫度的組合是否會導致聚變反應中淨正能量輸出的標準。該公式估計淨正聚變反應需要3000萬度或更高[18]。
最終，冷聚變研究人員正在挑戰公認的理論。正如弗蘭克·克洛斯所說：“從理論上來說，沒有理由期望冷聚變是可能的，而且大量的公認科學表明冷聚變應該是不可可能的。”克洛斯參與了複製1989年原始實驗的努力，但沒有成功[19]。
這引發了一個問題，我們是否應該僅僅因為我們無法完全排除某些事情而對其進行調查？儘管沒有理論依據表明冷聚變實際上是可能的，但革命效能源的微小可能性是否值得我們去調查？
冷聚變的現狀
[edit | edit source]圍繞冷聚變的恥辱並沒有完全消失。目前，只有一小部分科學期刊接受關於該主題的研究，儘管總體傾向正在發生變化。已經發表了數千篇關於該主題的論文，一個不斷增長的網路已經建立了描述該科學的書籍、面向非技術人群的評論和教育網站。自冷聚變的潛在好處太大而無法忽視以來，至少有八個國家正在投資冷聚變[5]。
美國海軍研究
[edit | edit source]2004年，來自空間和海軍作戰系統司令部的一個小組，包括馬丁·弗萊施曼，發表了一篇關於鈀陰極實驗的論文。該論文再次論證了透過電池存在過量的熱量和淨功率增益[20]。2019年，美國海軍申請了一項關於聚變裝置的專利[21]。所描述的裝置絕對不是冷聚變，其溫度超過2億攝氏度。
谷歌從 2015 年開始研究冷聚變。[19] 據谷歌稱，他們這麼做的原因如下：
- 潛在的好處是巨大的。
- 這項研究推動了能量測量技術的發展，這將惠及其他領域。
- 它讓他們能夠以科學的嚴謹性研究一個未被充分探索的領域。
谷歌探索了三種可能的冷聚變方法，其中一種與龐斯和弗萊施曼的方法非常相似。[19] 他們的實驗都沒有產生任何接近可持續冷聚變的結果，但科學家們認為他們的一些結果值得進一步研究。一些科學家讚賞谷歌為該領域帶來的科學嚴謹性，而另一些科學家則認為他們應該遠離冷聚變。[19] 該專案的首席研究員、不列顛哥倫比亞大學的柯蒂斯·伯林奎特說："這就是我們作為科學家應該做的事情。"[19]
- ↑ a b Farlex. (2013). 冷聚變。The Free Dictionary。 https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Cold+fusion+history
- ↑ a b Ball, P. (2019, 5 月 27 日). 冷聚變的教訓，30 年後。Nature。 https://www.nature.com/articles/d41586-019-01673-x
- ↑ Yanes, J. (2019, 3 月 22 日)。“冷聚變：科學“欺詐”的剖析”。OpenMind BBVA。 https://www.bbvaopenmind.com/en/science/physics/cold-fusion-anatomy-of-a-scientific-fraud
- ↑ Green Tech Talk. (2018, 8 月 3 日)。什麼是冷聚變？ https://www.greentechtalk.com/what-is-cold-fusion
- ↑ a b Storms, E. (n.d.)。“冷聚變的現狀及其對科學和技術的影響”。創新能源政策 (4.1)。 https://www.omicsonline.org/open-access/the-present-status-of-cold-fusion-and-its-expected-influence-on-scienceand-technology-2090-5009-1000113.pdf
- ↑ Gibbs, M. (2012, 11 月 20 日)。冷聚變和意外後果。 https://www.forbes.com/sites/markgibbs/2012/11/20/cold-fusion-and-unintended-consequences/#114e810bf9ff
- ↑ a b Beene, J. 和 Snoswell M. (2013, 1 月)。LENR – 異常熱量。Chava Science。 https://www.chavascience.com/en/hydrogen/lenr-anomalous-heat
- ↑ Greshko, M. (2019, 5 月 29 日)。冷聚變依然難以捉摸——但這些科學家可能重新燃起探索的熱情。國家地理。 https://www.nationalgeographic.com/science/2019/05/cold-fusion-remains-elusive-these-scientists-may-revive-quest
- ↑ Krivit, S. 1989 年 3 月 23 日——猶他大學冷聚變新聞釋出會 [影片檔案]。Youtube。 https://www.youtube.com/watch?v=6CfHaeQo6oU
- ↑ 德克薩斯 A&M 報告冷聚變成功。(1989, 5 月 22 日)。UPI。
- ↑ Broad, W. J. (1989, 4 月 14 日)。佐治亞理工學院團隊報告了冷聚變關鍵實驗的缺陷。紐約時報。
- ↑ BNL/耶魯實驗不支援冷聚變。(1989, 5 月 5 日)。布魯克海文公報。
- ↑ Ouellette, Jennifer。(2011, 12 月 23 日)。宇宙飛船可以使用冷聚變推進系統嗎？。Discovery News。於 2020 年 5 月 6 日從 https://web.archive.org/web/20120107185538/http://news.discovery.com/space/could-interstellar-starships-use-cold-fusion-propulsion-111223.html 檢索。
- ↑ 冷聚變研究：能源研究諮詢委員會提交給美國能源部的報告。(1989)。美國：該部門。從 https://www.google.com/books/edition/Cold_Fusion_Research/v8fvAAAAMAAJ?hl=en&gbpv=0 檢索。
- ↑ Taubes, Gary。(1993) 糟糕的科學：冷聚變的短命和怪異時代。紐約：隨機屋。 ISBN 978-0-394-58456-0
- ↑ Browne, Malcom。(1989, 5 月 3 日)。物理學家駁斥了一種新型聚變的說法。紐約時報。從 https://archive.nytimes.com/www.nytimes.com/library/national/science/050399sci-cold-fusion.html 檢索。
- ↑ Crease, R. P. 和 Samios, N. P. (1989, 9 月 24 日)。冷聚變的困惑。紐約時報雜誌，第 34 頁。從 https://www.nytimes.com/1989/09/24/magazine/cold-fusion-confusion.html 檢索。
- ↑ Lawson, J. D. (1957)。產生能量的熱核反應堆的一些標準。物理學會會刊。B 部分，70(1)，6-10。doi:10.1088/0370-1301/70/1/303
- ↑ a b c d e Gibney, E. (2019, 5 月 27 日)。谷歌恢復有爭議的冷聚變實驗。於 2020 年 5 月 6 日從 https://www.nature.com/articles/d41586-019-01683-9 檢索。
- ↑ Szpak, S., Mosier-Boss, P., Miles, M. 和 Fleischmann, M. (2004)。透過共沉積製備的極化 Pd/D 電極的熱行為。Thermochimica Acta，410(1-2)，101-107。doi:10.1016/s0040-6031(03)00401-5
- ↑ PAIS, S. (2019)。美國專利號 US 2019/0295733 A1。華盛頓特區：美國專利商標局。