方舟子
留美学者,生物化学博士smfang@yahoo.com
(续上期同名专栏)
各大媒体都参加了1989年3月23日犹他大学“冷聚变发现”新闻发布会。弗雷希曼和庞斯一夜之间成了世界名人。人类即将拥有取之不尽、用之不竭的廉价能源的宣告出现在世界各国的媒体头条。但是科学家要比记者更冷静,他们很清楚,弗雷希曼和庞斯的发现能否站得住脚,还得看其他实验室是否能重复出其结果。他们希望了解实验的细节,以便能够重复实验。但是弗雷希曼和庞斯此时能够提供的只有即将在《电分析化学杂志》发表的论文的预印本,里面对实验的许多细节都语焉不详。试图重复实验的人只能借助其他渠道,比如根据电视拍摄的画面,去猜测实验的细节。
起初传来的都是激动人心的消息。4月1日愚人节这一天,日本、匈牙利的研究人员都宣布重复出了弗雷希曼和庞斯的实验结果。4月10日上午,美国德州A&M大学的一个研究团队举行新闻发布会,宣布重复出了冷聚变实验:他们的电解池能够释放出90%多余的热能。同一天下午,乔治亚理工学院的一个团队也举行新闻发布会,宣布从另一个方面证实了犹他大学的结果:他们测出电解池释放出中子。其新闻稿称:“现在科学和工程都有了无限前景。就像火被发现的时候。”4月13日,西雅图华盛顿大学的两名研究生宣布他们测出电解池释放出大量的氚——聚变的另一种可能产物。他们也举行了新闻发布会。随后的一段时间,世界各国的许多实验室纷纷向媒体宣告他们重复出了冷聚变结果,其中包括俄国、意大利、巴西、印度乃至朝鲜。在那段狂热的日子,新闻报纸已代替学术期刊成为发表科研成果的渠道。
弗雷希曼和庞斯的赌博似乎大功告成。4月12日,庞斯在美国化学学会半年会演讲,约7000名与会者为他起立欢呼。犹他州政府出资500万美元在犹他大学建立国家冷聚变研究所。犹他大学要求美国国会提供2500万美元的经费资助该项研究。用来做冷聚变实验的金属铂、钯的价格急剧上涨,达到8年来的最高点。
可惜好景不长。仅仅过了几天,最初的支持者就相继反悔。4月13日,乔治亚理工学院的团队宣布撤回他们的结果。他们并没有检测到中子,而是因为他们使用的中子探测器(与弗雷希曼、庞斯使用的中子探测器为同类型)因为受热出现了误差。几天后,德州A&M大学也收回了他们的说法:他们检测到的多余热量是疏忽造成的,他们忘了把温度计接地,通过温度计的电流将它加热了。5月25日,西雅图华盛顿大学的那两名研究生也承认他们的失误,他们并没有检测到氚,检测到的是环境中的另一种物质。
5月初,物理学家们发起了总反攻。在美国物理学会举行的冷聚变讨论会上,加州理工学院、麻省理工学院、罗切斯特大学、劳伦斯·伯克利实验室、欧洲粒子物理研究所等机构的研究人员都报告没能重复出犹他大学的实验结果。他们没能检测到中子、伽马射线、氚、氦等聚变产物,而输出能量总是少于输入能量。美国物理学会邀请弗雷希曼和庞斯去参加会议回应批评,但两人都没有露面。他们随后去参加电化学年会的会议,那次会议奇怪地只邀请了那些声称能重复出冷聚变的科研人员发言。
实际上,那些看了犹他新闻发布会的物理学家一开始就对其结果深表怀疑。如果像弗雷希曼和庞斯所说的其测到的多余热量是聚变产生的,那么释放出的中子数不会只比本底略高(每秒不到100个中子),而会是每秒释放出数以万亿计的中子,那对没有防护的实验人员将是致命的。在开发布会之前,弗雷希曼也知道必须对实验释放的中子数做更精确的测定,他联系了英国著名的原子能研究机构哈威尔实验室,但该实验室不能马上给他结果。7月,哈威尔实验室的结果出来了:在弗雷希曼指导下重建了电解池,但是检测不到中子。
如此看来,弗雷希曼和庞斯检测到的中子不过是实验误差或疏忽造成的。那么,怎么解释他们检测到的多余热量呢?加州理工学院的研究人员认为,是因为他们未在电解池中安装搅拌器,局部过热导致高估了产热。琼斯则认为,是因为他们所用的电解池是开放式的,电解水的过程中释放出的氢气和氧气能够重新结合,这个化合过程产生了检测到的多余热量。他改用封闭式的电解池重新做实验,就再也检测不到多余热量。琼斯从弗雷希曼和庞斯的竞争对手转变成了强烈的反对者。
要避免实验误差或疏忽的一个可靠方法是做个对比实验,例如用轻水(普通水)代替重水做实验,因为轻水不可能发生聚变,如果用它也能检测到中子和多余热量,那就说明是实验本身出了问题。但是,弗雷希曼和庞斯都没想到要做对照实验。在犹他大学新闻发布会后,弗雷希曼到哈威尔实验室做报告,一个听众问他是否做了轻水对照实验,弗雷希曼竟粗鲁地回答说:“我不准备回答这个问题。”在另一次会议上,庞斯也被问到同一个问题,他回答说这个对照实验没有必要。
1989年夏天,美国能源局成立的特殊委员会到各个实验室进行调查。11月,该委员会报告说,没有令人信服的证据能够证明冷聚变的存在。犹他大学国家冷聚变研究所的科研人员未能重复出弗雷希曼和庞斯的实验。1990年5月,犹他大学校长被迫辞职。第二年6月30日,国家冷聚变研究所关门。
不过这出戏并没有就此落幕。在被迫离开学术界之后,弗雷希曼和庞斯仍然想继续赌下去,而且拉到了赌金。丰田汽车公司的老总丰田英二资助他们在法国建实验室,研发让冷聚变产业化。日本通商产业省则在1992年拿出2000万美元的经费资助冷聚变研究。但是这个赌局已很难维持了。1995年,弗雷希曼以对研究方向有不同意见为由和庞斯分道扬镳,脱离了丰田项目。第二年,庞斯自己也离开了。1997年,日本通商产业省终止冷聚变项目。1998年,丰田公司也终止了冷聚变项目,而犹他大学则在那一年放弃申请冷聚变世界专利。
至此,戏结束了吗?也没有。仍然有不少被称为冷聚变“信徒”的人在继续着弗雷希曼和庞斯的美梦,时不时地有人声称证实了冷聚变的存在。他们的工作很难在主流学术期刊上发表,他们就自办冷聚变杂志,自开冷聚变国际会议,其中有一届还是在北京召开的。在“冷聚变”一词变得臭名昭著之后,他们就改叫“凝聚态物质的核科学”。但是近20年来,除了冷聚变“信徒”反复地声称已验证了弗雷希曼和庞斯的实验之外,没有别的突破。早在1989年,庞斯就宣称,用冷聚变实验产生的热能够把水烧开用来泡茶,但至今没人能喝上冷聚变茶。
最新的进展是:在1990年代就宣称已实现冷聚变的日本大阪大学退休教授荒田吉明及其合作者张月昌于2008年5月22日当众表演冷聚变实验,据说有几家主要报纸和电视台的记者出席。不过,几乎没有英文媒体报道此事,连喜欢炒作的记者也学乖了。毕竟,科学实验不是魔术表演,不是靠向没有专业辨别能力的观众演示就能让人信服的。