1989年3月23日,美国
犹他大学的两位电化学家马丁·弗莱施曼(Martin Fleischmann)和斯坦利·庞斯(Stanley Pons)举行新闻发布会,宣称在实验室的小型装置上,用钯作阴极电解重水,实现了常温常压下的“
冷核聚变”。但是,世界各地1000多个实验室始终没有人成功地重复出彭斯和弗莱什曼的实验结果,最终否定了这一成果。他们的故事也就成了科学界几乎人人皆知的反面教材。这个科学史上的丑闻是科学发展过程中操之过急以及过度炒作的典型例证。
冷聚变假说
核能可以通过两种不同的过程释放出来,即裂变和聚变。裂变是使原子核分裂,它就是商业核电力和简单原子弹的能源。聚变过程是两个氢原子核发生碰撞,从而聚合在一起。因为原子核具有电荷相互排斥,所以要得到聚变反应是极端困难的。只有在超常的高温下,原子核才会发生聚变。在太阳的中心和在氢弹中,发生的就是聚变。在氢弹中是利用简单的裂变原子弹产生的大量热能来使氢原子核聚合。
科学家们积极研究,已经提出一些利用高温聚变所产生的能量的方案,但是,由于达到必要的高温十分困难,更由于那样的高温难于维持,这样的目标至今未能实现。然而,受控聚变动力的这一前景,却一直吸引着关注世界能源需求的许许多多的科学家和工程师。
既然极端的高温是产生聚变能的障碍,人们自然要探索其他或许能导致聚变的途径。是否存在着不依赖于像太阳中心那样的条件也能使原子核发生聚变的其他过程?几十年过去了,人们对这个问题有过大量的探索,但一直没有结果。
冷聚变实验
早在1924年,即在人们知道聚变过程很久以前,柏林大学的弗里兹·潘勒塞(FritzPaneth)和库尔特·彼得斯(KurtPeters)曾经强行使氢气通过一个钯阵列,企图以此来产生氦。他们报告说,他们的实验得到了氦4(这是一种被认为可以表明发生了聚变的副产物)。不久,约翰·唐德贝尔格(JohnTand?berg)在1927年改进上述两人的方法,让电流通过重水以后再进入一根钯杆,似乎也昭示了可以廉价产生出氦的希望。可惜,潘勒塞和彼得斯以及唐德贝尔格所用方法得到的那种让他们高兴不已的产品是一种假象,原来是实验室中常会发生的沾染。因此,他们的假说未能成立。
这期间,有关裂变的研究一直集中在需要极高温度的方法。大约在1984年,有两位电化学家开始关注起在低温下产生聚变的课题。他们中间一位是马丁·弗莱西曼,
英国皇家学会的成员和
南安普敦大学的电化学研究教授;另一位是斯坦利·庞斯,
美国犹他大学的化学教授。他们设想,如果强行把两个氘(氢元素的一个变种)原子核挤进一个容不下两个原子核的小空间,这两个氘原子核就有可能发生聚合。金属钯的分子结构便提供了适合这种要求的小空间。
但是,怎样才能把氘核挤入钯金属的晶格中去呢?他们制作了一个简单的电解槽,电解槽里的重水中有所需要的氘原子,而电解槽的阴极是用钯制成的。他们的假说是:电流从阳极向阴极的运动会迫使氘原子核从重水移入钯的晶格,从而在那里发生聚变。因为这种聚变将会是在接近室温的条件下发生,比起在极高温度下发生的聚变,它是“冷的”。弗莱西曼和庞斯两人显然没有意识到他们是在重复潘勒塞、彼得斯和唐德贝尔格的工作。
弗莱西曼和庞斯采用这种方法还需要解决一个问题:怎样才能知道一个电学过程真的产生了一个核事件?查明这一点的主要线索是两个迹象:一个是,发生聚变应产生的辐射,这可以通过测量放射性粒子即中子的数量来加以确定;另一个是,电解槽所产生的能量应当肯定大于提供给电解槽的电能,这可以通过测量温度来加以确定。
在1989年春天,马丁·弗莱西曼和斯坦利·庞斯感到他们的研究还不够成熟,原打算就冷聚变问题继续工作一段时间再发表成果。然而这时他们获悉,布赖汉姆·杨(BrighamYoung)大学也有几位物理学家正在进行类似的实验,虽然要解决的问题与他们的并不相同。庞斯和弗莱西曼感到了压力,觉得必须尽快公布他们的研究成果。无疑,
他们渴望获得首先发现冷聚变的殊荣。这时候,犹他大学的律师们和管理层也对他们施加压力,认为只要庞斯和弗莱西曼首先公布他们的成果,那么犹他大学对冷聚变的专利权地位肯定会极大地加强,而布赖汉姆·杨大学的相应地位便会削弱。就是在这样一种情况下,弗莱西曼和庞斯两人在一次记者招待会上宣布,他们在一个电解槽里通过把氘核聚合在一个钯晶格里实现了冷聚变。他们解释说,在这项实验中,输出的能量至少是输入能量的四倍。
丑闻曝光
在犹他大学的记者招待会开过以后不到24小时,全世界就有科学家开始了两方面的工作:或者重做庞斯和弗莱西曼讲述的实验,或者竭力证明他们的错误。根据《新闻周刊》的披露,至少有1000个实验室在检验他们的声明。报纸、杂志和电视台也行动起来,追踪着科学家,急于获得有关这个问题的最新进展。在头三个月,从科学家那里传出五花八门的大量消息,有的倾向确认,有的倾向否定,有的说已完全证实,有的说已部分证实,还有不十分肯定的指责和个人看法,等等。总之,关于冷聚变,众说纷纭。
斯坦福大学、佐治亚理工学院、得克萨斯A&M、洛斯阿拉莫斯、佛罗里达大学和华盛顿大学等单位的科学家,先后公布了他们的肯定结果。巴西、
捷克斯洛伐克、匈牙利、印度、意大利和苏联等国的科学家,也出面予以肯定。但是,密歇根大学、橡树岭和英国原子能管理局等处的科学家,却给出的是详细说明的否定性结果。而且,佐治亚理工学院的研究人员后来又收回了他们原来的意见,因为他们事后发现他们对中子数的测量大有问题。
加利福尼亚理工学院、马萨诸塞理工学院和其他一些大学的科学家一直不相信关于冷聚变的那些肯定性报告,他们的批评集中在三个方面:
(1)根据那些报告的内容,作者没有做过必要的而且十分容易
(2)对热量、中子数和证明发生了冷聚变的其他迹象的测量,许多都十分草率,搀有水份;
(3)断定发现了冷聚变的那些人误解了有关核聚变的公认理论的实质。
1989年5月初,
美国物理学会在巴尔的摩召开年会,会上出现了对冷聚变最严厉的批评。两位来自加利福尼亚理工学院的科学家内森·刘易斯(NathanLewis)和史蒂文·库林(StevenKoonin),向大会提交了一份关于冷聚变研究的毫不留情面的评论。库林面对众多的听众激动地说:“根据我的工作经验和我掌握的核聚变知识,我的结论是,犹他的实验是错误的。由于庞斯和弗莱西曼不够资格和采取了欺瞒手段,我们受骗了。”两个半月以后,能源部组成的一个咨询小组在经过调查后宣布:“没有可信的证据”表明庞斯和弗莱西曼的方法产生了聚变。
后记
当然,这些都属于文化手段,全都可以加以改变。人们可以把冷聚变的可视表象弄得更复杂一些,譬如像鲁伯·哥德伯格(Rube Goldberg)的装置那样,根据物理和化学理论添加三四十件小零碎。人们也可以改变新闻报道的倾向性,让怀疑者有机会发表怀疑意见,让信仰者仿效政治家去回答带有敌意的提问。人们还可以重建关于冷聚变的通俗社会学,依照斯蒂芬·杰依·古尔德(Stephen Jay Gould)或者卡尔·萨根(CarlSagan)的说法大肆抬高怀疑派的声誉,而把他们的对手描绘成魔鬼--除了约翰·博克里斯和尤金·马洛夫,当然就要数马丁·弗莱西曼和斯坦利·庞斯了。所有这些都可以做到,但对于非科学家认识科学不会有多大帮助。这样做,只会在赶走了围绕着冷聚变的幽灵之后,又在那里放上一个英雄故事,即若干英雄人物揭露一种虚假希望的故事。然而那样一来,不过是掉换了一个简单化的故事而已。
坚信冷聚变和反对冷聚变的这两种亚文化已经是势不两立,一个人在他的个人偏见和文化意义已经根深蒂固之时,就会听不进对立的意见。坚信冷聚变的亚文化比起掌握着大部分主流科学的怀疑派来,固然要谦虚得多,但是他们仍然拥有大量文化资源,足以让需要希望的那些人产生出希望。科学名气,一份豪华的杂志,每年一次的国际会议,受围攻的心理,以及支撑这种心理的关于存在着一个阴谋集团的说法,不断出现的杂七杂八的残缺证据,来自金融界的一份签约,所有这些都是对坚信派的有利因素,可以使他们--不论科学家还是非科学家--确信希望的真实性,尽管来自加利福尼亚理工学院、马萨诸塞理工学院和
美国物理学会的声音一再说它是假的。