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科学研究原理:冷核聚变结果未被证实

时间:2023-07-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:另一方面,在产生能量方面核聚变反应更具优势。最后,人们发现弗莱希曼和庞斯实际上并没有在他们的实验中检测到核聚变反应,他们不得不撤回论文。为什么知识广博的科学家也会轻易相信冷核聚变?弗莱希曼和庞斯宣布了令人惊叹的结果,但是,在发表论文时声称实验实际上实现了核聚变,却没有公开必要的细节,无法让其他科学家重复他们的实验。结果,冷核聚变不再被视作严肃的研究课题。

科学研究原理:冷核聚变结果未被证实

核聚变(fusion)产生大量的核能量,我们每天看到的太阳和恒星的光芒都源于此反应。在太阳中,原子质量轻的元素,如氢,相互聚合成较重的氦原子,这个过程会释放少量光和热。万亿氦原子(和其他较重的原子)释放的能量使太阳闪耀,使地球万物生长。与核聚变相反的是核裂变(fission)。裂变是重元素如铀和钚原子分裂成较轻的原子,这是另一种产生能量的过程。现今核电厂均利用核裂变技术。

利用核裂变反应的核电站会产生难以处理的核废物。美国三里岛、乌克兰的切尔诺贝利和日本福岛的事故已经显示,有毒核材料对周围环境造成的污染很难修复,在核电厂关停后很长时期都会造成破坏。因此为了避免核裂变带来的问题,工程师和科学家希望建造采用核聚变的核电站。

另一方面,在产生能量方面核聚变反应更具优势。和核裂变一样,它不会产生二氧化碳或者污染空气的其他物质。核聚变发电站很容易控制进程,因此,如果有事故,核电厂可以马上停止工作。核聚变不会产生持久的放射性废料,原料氢和氦也远比铀和钚易得。

可惜的是,虽然核聚变前景美好,但是,科学家至今仍然无法建造采用核聚变的核电站。问题很艰巨,在技术方面仍有大量挑战存在。太阳能利用自身比地球大几十万倍的巨大质量产生的压力,引发聚变,把氢原子挤压在一起。到目前为止,这样的反应还无法在地球上完成。因此,科学家一直在尝试通过各种不同的方法把原子聚合在一起,时至今日,关于建设核聚变发电厂的研究仍在进行。

如果我们能够发现一种无需解决复杂工程问题就能得到核聚变能量的方式岂不是美事?

因此,在1989年,当马丁·弗莱希曼(Martin Fleischmann)和斯坦利·庞斯(Stanley Pons)两位科学家宣布他们发现了室温下发生核聚变的方法时,赢得了全球瞩目。因为太阳内部聚变反应发生的环境温度约为1500万摄氏度,这个新发现被称作“冷核聚变(cold fusion)”。(www.xing528.com)

一开始,弗莱希曼和庞斯取得了“成功”,他们的论文权威科学杂志发表。科学家们因为可能在实验室条件下实现核聚变反应激动不已,但是很快他们就失望了。论文中冷核聚变实验中产生的能量极少,更糟的是,不管如何努力,其他科学家都不能重复这个实验。随后发表的一些论文从理论上说明了冷核聚变的原理,但是,并没有实际的实验能达到期待的结果。最后,人们发现弗莱希曼和庞斯实际上并没有在他们的实验中检测到核聚变反应,他们不得不撤回论文。

冷核聚变很快淡出人们的视线,这类研究被称为“病态科学”(pathological science),即满足人们一厢情愿的愿望但是无法产生有用或期待的结果的科学。为什么知识广博的科学家也会轻易相信冷核聚变?部分原因是因为核聚变能解决与能源有关的许多问题,因此任何声称核聚变可能实现的声明都会吸引寻求解决我们星球能源短缺问题的科学家和领导人的注意。

弗莱希曼和庞斯违背学术道德的核心在于实验的可重复性。某项科学研究要得到认可,实验需要得到其他科学家的证实。实验的描述需要足够详细,这样,在其他地方重复进行实验可以得到同样的结果。当许多科学家都能得到一样的结果,该科学领域就取得了进步。弗莱希曼和庞斯宣布了令人惊叹的结果,但是,在发表论文时声称实验实际上实现了核聚变,却没有公开必要的细节,无法让其他科学家重复他们的实验。

结果,冷核聚变不再被视作严肃的研究课题。如果这个领域要有所突破,可能要过很长时间才会有科学家冒着名誉扫地的风险认真进行研究。

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