冷聚变正在科学领域卷土重来

今年早些时候，美国政府专门资助先进能源研究的 ARPA-E 机构宣布，将为“低能核反应”（LENR）领域提供少量资助。大多数科学家可能没有注意到这一消息。但对于一小部分科学家来说，这一消息标志着他们所擅长的冷聚变研究的正确性。

冷聚变，其实践者更熟悉的名字是 LENR，是一门让原子核融合并理想地利用由此产生的能量的科学（或者说艺术）。所有这些都不需要“传统”聚变所需的数百万度的高温。在理想世界中，成功的冷聚变可以为我们提供无限的清洁、易于获取的能源。

尽管听起来很诱人，但在过去 30 年里，冷聚变基本上已成为科学界最臭名昭著的争议之一中被遗忘的幽灵，当时一对化学家在 1989 年声称实现了这一壮举，而其他人无法复制。目前还没有一个普遍接受的理论支持冷聚变；许多人仍然怀疑它是否可能实现。但那些从事 LENR 工作的物理学家和工程师认为，新的资助表明他们的领域在数十年后开始受到重视。

乔治华盛顿大学工程师戴维纳格尔认为，“这个项目一开始就很糟糕，名声也不太好，但经过这么多年，证据就越来越多了。”

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点燃核聚变需要将原子中心挤压在一起，形成更大的原子核和能量源。这并不容易。原子核内的质子会带正电荷，而带同种电荷的原子核会相互排斥。物理学家无论如何都必须迫使原子碰撞在一起。

通常情况下，突破这一极限需要耗费大量能量，这就是为什么恒星（聚变自然发生的地方）和地球上的实验会达到极热的原因。但如果有另一种温度更低的方法呢？

自 20 世纪初以来，科学家们一直在理论化此类方法，他们发现了一些繁琐且极其低效的方法。但在 20 世纪 80 年代，两位化学家认为他们已经成功实现了一种方法。

马丁·弗莱施曼和斯坦利·庞斯二人将贵金属钯放入重水浴中：_重水是一种水，其氢原子有一个额外的中子，这种中子被称为氘，常用于核科学。当弗莱施曼和庞斯接通电流并让仪器运行后，他们开始看到突然的热量峰值（至少他们是这么认为的），以及中子之类的粒子。

他们说，这些热峰和粒子无法用任何化学过程来解释。唯一可以解释它们的是重水的氘核聚变，就像恒星中的情况一样。

如果弗莱施曼和庞斯是对的，那么在室温下，在一个相对基本的化学实验室中就可以实现核聚变。如果你觉得这听起来好得令人难以置信，那你并不孤单。当两人于 1989 年公布他们的研究结果时，随之而来的是现代科学史上最引人注目的风暴之一。科学家纷纷尝试重现他们的实验，但没有人能够可靠地复制他们的结果。

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庞斯和弗莱施曼被人们视为骗子。他们都是化学家，却想在物理学家主导的领域留下自己的印记，这可能并没有起到什么帮助作用。无论他们看到了什么，“冷聚变”都处于令人尊敬的科学边缘。

尽管如此，LENR 实验仍在暗中进行。（一些研究人员尝试了 Fleischmann 和 Pons 主题的变种。其他人，尤其是日本的研究人员，将 LENR 作为清理核废料的一种手段，将放射性同位素转化为危险性较低的同位素。）一些实验显示出过热或阿尔法粒子等异常现象——如果原子核在幕后发生反应，这些异常现象可能得到最好的解释。

突破研究所智库分析师、麻省理工学院研究生乔纳·梅辛格 (Jonah Messinger) 表示：“由于所有参与人员的坚定信念，LENR 领域奇迹般地存活了下来，并在过去 30 年里稳步发展。”

弗莱施曼和庞斯的致命缺陷——他们的结果无法复制——继续给该领域蒙上阴影。甚至一些后来似乎取得成功的实验也无法复制。但这并没有阻止 LENR 的当前支持者。麻省理工学院核科学家 Florian Metzler 说：“科学始终存在可重复性问题。”

在没有大规模官方推动的情况下，私营部门为 LENR 提供了大部分支持。例如，在 2010 年代后期，谷歌向冷聚变研究投入了数百万美元，但收效甚微。但政府资助机构现在开始关注。ARPA-E 计划加入了欧盟项目 HERMES 和 CleanHME，这两个项目均于 2020 年启动。（Messinger 和 Metzler 是麻省理工学院团队的成员，该团队将获得 ARPA-E 资助。）

按照其他能源研究资助的标准，这些资助都不算特别惊人。欧盟项目和 ARPA-E 的资助总额各约为 1000 万美元：与美国政府计划在 2023 年投入的 10 多亿美元相比，这只是一笔微不足道的资金。

但支持者表示，这些资金将用于重要方面。该领域有两个紧迫任务。一是利用高质量的研究论文吸引关注，清晰地展示异常现象，最好发表在《自然》或《科学》等知名期刊上。 “然后，我认为，将有大量资源和人力涌入，”梅茨勒说。

第二个长期目标是解释冷聚变是如何发生的。就科学家目前所理解的物理定律而言，对于冷聚变为什么会发生，并没有一个统一的答案。

梅茨勒并不认为这个悬而未决的问题是个问题。“有时人们会提出这样的论点：‘哦，冷聚变与既定的物理学相矛盾’，或诸如此类的话，”他说。但他认为核物理学中仍有许多未解问题，尤其是对于较大的原子。“当谈到核系统时，我们有大量无知，”他说。

但其他专家认为，找到答案会带来巨大的好处。“只要问题不被理解，科学界的许多人就会望而却步，”纳格尔说。“他们不愿意关注它。”

当然，冷聚变完全有可能只是一种幻觉。如果真是这样，那么 ARPA-E 的资助可能会为研究人员提供更多证据，证明冷聚变根本不存在。但也有可能幕后有某种东西在起作用。

而且，LENR 的支持者表示，随着年轻的研究人员进入该领域，对 1989 年的事件毫无记忆，弗莱施曼和庞斯的传奇故事现在正在逐渐消退。也许这最终会让 LENR 走出这对夫妇的阴影。“如果发生核异常，”梅辛格说，“我希望更广泛的物理学界能够倾听。”