1989年,斯坦利·庞斯和马丁·弗莱什曼声称取得了一项轰动性的发现,如果属实,将改变世界。他们说,他们使用一个简单的桌面设备在室温下实现了核聚变,从而创造了一种他们称之为“冷聚变”的革命性清洁能源。
不幸的是,对于这两位犹他大学的化学家来说,在接下来的几个月里,他们多次试图重复他们的实验都失败了。冷聚变被认为是已被证伪的,并且此后它一直游离在主流科学的边缘。
然而,在二十多年后的今天,世界上最大的两个主流科学机构——美国国家航空航天局(NASA)和欧洲核子研究中心(CERN)——已经悄然重新审视了这项有争议的能源生成实验。现在,越来越多的科学家怀疑庞斯和弗莱什曼的观察结果并非源于聚变,而是更合理的物理过程。有些人甚至谨慎乐观地认为,这些过程可以被利用来产生丰富的清洁能源。“有足够的证据表明我们需要对此进行研究,”NASA兰利研究中心的物理学家约瑟夫·扎沃德尼说。
导致这种思想转变的最主要人物是拥有物理学背景的技术和能源顾问刘易斯·拉森。1989年,当庞斯和弗莱什曼描述一套钯棒如何连接到电流并浸入锂化水中,产生的热量远远超过输入的电量时,他一直在关注。他一直关注后续实验取得的参差不齐的结果。有些似乎产生了大量热量,有些则很少甚至没有。然而,一个令人不安的问题依然存在:如果这些装置真的产生了比输入更多的能量,那是什么原因造成的呢?
庞斯和弗莱什曼臭名昭著的解释是,氢原子核在金属棒内部发生了聚变。拉森以及地球上几乎所有的物理学家都知道这是不可信的:聚变需要巨大的温度和压力,这就是为什么它只发生在恒星和炸弹中。但热量似乎是真的,至少在某些情况下是如此。因此,在1997年,当对冲基金的管理者要求拉森探索能源生产的“黑天鹅”想法时,他决定仅用已建立的物理学来研究冷聚变之谜。
是的,冷,但不是聚变
拉森翻阅物理学文献,考虑了其他可能巧妙产生能量的核反应。其中一个候选者是放射性衰变,当不稳定的原子核以辐射形式释放能量时就会发生。一些自然界中的元素,如镭,会发生这种衰变。冷聚变装置中的某些东西是否也在做类似的事情?拉森提出了一项理论,解释了这种情况是如何发生的,并在2004年,他招募了东北大学的理论物理学家艾伦·威多姆来完善他的想法。
他们的理论展示了覆盖钯的负电荷电子膜如何与水中氢原子带正电的质子结合形成中子。然后,这些中子会被附近的锂原子核吸收,扰乱保持原子核稳定的质子和中子之间的微妙平衡。锂原子核会迅速衰变,先变成铍,然后变成氦,并释放辐射。最后,电子膜会吸收辐射并将其重新辐射为热量。威多姆和拉森将这一系列事件称为低能核反应(LENR)——一个比冷聚变更准确、更容易接受的术语。《欧洲物理杂志C》于2006年发表了他们的理论。
这篇论文起初并没有引起轰动。那时,已经有许多狂热的论文声称解释了冷聚变。然而,威多姆-拉森理论有其过人之处。首先,它得到了受人尊敬的理论家威多姆的支持。它也具有可信度:它提出了一种由已知物理定律允许的现象,不需要新的科学。“威多姆-拉森理论是对正在发生的事情的最完善的解释,”普渡大学物理学家、未参与LENR研究的以法莲·菲施巴赫说。
此外,威多姆和拉森推测,同样的中子生产过程也可能在自然界中发生。最近,科学家们发现了支持这一观点的证据。今年三月,《物理评论快报》上的一项研究描述了雷暴期间存在大量的 np。中子流——拉森说,这可能是大气中由闪电引起的LENR的结果。
随着威多姆-拉森理论的普及,越来越多的物理学家开始进行验证。三月,意大利佩鲁贾大学的约根德拉·斯里瓦斯塔瓦,他曾与威多姆和拉森合作研究他们的理论,在CERN主持了一个以LENR为主题的学术报告会——这是该机构二十多年来首次正式审查“冷聚变”。不久之后,NASA公布了由扎沃德尼领导的、每年耗资20万美元的LENR研究项目的详细信息。“该理论已经通过了专业期刊的同行评审,”他说。“但我一直很怀疑。我只相信我能证明的东西。”
改变游戏规则者还是废品?
扎沃德尼设计了一个邮票大小的金属瓦片阵列来检验该理论。根据拉森的论文,一些瓦片的特性应该有助于电子和质子更容易地结合形成中子。如果扎沃德尼观察到中子产生的迹象,那么他计划进行后续实验,看看这些中子是否在引发放射性衰变。即使他得到了预期的结果,也需要几年时间和许多验证性实验,LENR才能被认为是确定的。
拉森在2001年提出他的理论时,创立了Lattice Energy公司,他的目光锁定在最终目标上:将核能产生的热量转化为电能,这是冷聚变最初未能实现的承诺。他希望在未来几年内筹集2500万美元,用于建造LENR发电机原型。
到目前为止,拉森仍然只有一个理论和一些间接证据。但如果LENR能够被证明并得到控制——这是一个非常大的“如果”——那么其影响将是变革性的。NASA兰利研究中心首席科学家丹尼斯·布什内尔在一篇在线文章中写道,LENR有潜力以仅为煤炭成本的四分之一来满足全球的能源需求。扎沃德尼在随附的视频中也表达了这种热情。“如果我们拥有这样的东西,”他说,“这将是一种能够驱动我们未来增长和扩张的技术,并有能力提高全人类的生活水平。”















