冷聚变研究的热潮

早在 1926 年，两位德国化学家潘尼斯和彼得斯就提出过冷聚变的设想。他们使氢通过加热的钯粉或钯石棉，发现透过物中含有氦，于是认定发生了核聚变。次年，他们把这一结果发表在英国《自然》杂志上。他们的这个观点受到了卢瑟福的批评。后来，终因发现所检测到的氦是石棉或玻璃容器释放的，遂撤回了他们的观点。1927年，也曾有一位名叫唐伯格的人，申请一项瑞典专利。他声称，用普通水和电解装置，成功地产生了氦，并释放能量。但是，由于这个实验未能重复做出，专利未获批准。1947年，前苏联学者邦特马尔夫也提出了“冷聚变”思想，但一直未被实验证实。60 年代，英籍捷克斯洛伐克裔的电化学家马丁·弗莱希曼（Fleischmann，Martin）声称，他在浓缩氘的过程，发现了一些奇异的反应。1975 年，弗莱希曼的研究生庞斯（Pons，Stanley）在用电极分离同位素的研究中，也发现了类似的怪现象。1984年，这两位电化学家在美国盐湖城郊外的米克尔里克山谷散步时，萌生了“在室温条件下进行受控核聚变”的设想。也有人认为，弗莱希曼关于冷聚变的思想有可能来自潘尼斯，因为在50年代，弗莱希曼曾与潘尼斯同在英国的达拉姆大学化学系任教。
     就这样，弗莱希曼与庞斯自筹10万美元，在简单的装置上，开始了常温核聚变实验。1989年3月21日，犹他州盐湖城犹他大学召开了新闻发布会，发布了弗莱希曼和庞斯的实验结果。公布中明确说明，在室温条件下，他们用简单的重水电解装置，在钯电极上实现了持续的核聚变。他们所使用的电解装置极为普通，电解液由99.5%的重水和0.5%的普通水加入少量的氘氢化锂制成。电解液装在长20.32cm的试管中，温度为27℃。重水中插入两根电极，阴极为钯极，阳极为铂极。通电流后，氘离子在钯极聚集、融合，并释放出核聚变的典型物质：氚、中子和γ射线，并有热量释放。所释放的热量比实验耗用的能量多出4倍，他们一致认为，这是一种“冷聚变”。弗莱希曼和庞斯的这一发现，冲破了核聚变只能在上亿度的高温下进行的传统观念，使低成本的核聚变有了希望。同时，他们的发现又是以新闻发布会方式公布的，通过传媒炒起了强烈的轰动效应。新闻媒介把他们的发现，称为“试管中的太阳”，甚至认为，一旦进一步被证实，他们将是“有把握的诺贝尔奖得主”。
     很快，这一轰动效应所产生的热潮席卷到世界各地。几十个国家和地区的数百个实验小组，立即涌向冷聚变研究的行列。一些在物理前沿各个领域中分别独领风骚的著名研究机构、大学及公司，如美国著名的劳仑斯-利弗莫尔国家实验室、布鲁克海汶国家实验室、美国海军研究所、圣地亚哥国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、麻省理工学院、耶鲁大学、普林斯顿大学、德克萨斯A＆M大学、美国商用机器公司（IBM）、英国哈韦尔实验室、德国卡兴实验室等，纷纷跻入这场世界范围的冷聚变竞争之列。由于对新能源的渴求，人人都知道冷聚变的实现意味着什么。政府、工商界对冷聚变的热情也不亚于科学部门。在新闻发布会召开后的次月，即1989年4月，犹他州政府就表示愿意拿出500万美金用于扩大实验。庞斯在美国化学年会上作报告的第二天，几位科学家便被召至白宫，向布什总统介绍有关冷聚变的情况。在这次应召后，美国能源部长要求该部的一些实验室在90天内弄清冷聚变的真相，并每周向能源部有关负责人报告实验结果，以密切关注冷聚变研究的动态。
     当时，还有许多公司表示，愿为犹他大学的冷聚变研究作风险投资。这一切都表明，人们充分认识到冷聚变研究的价值及重要性。1989年3月21日，即犹他州举行新闻发布会后不到一个月的时间，全世界范围的冷聚变研究进入了高潮。美国传统核电站的巨头与犹他州大学签订了首先取得了解实验结果的特权合同。前苏联莫斯科大学调集了一流的研究人员与仪器设备，准备全面铺开冷聚变的基础研究。意大利科研部强调把“冷聚变实验放在‘最优先地位’”。比利时科研国务秘书办公室专门召集有关专家会议，决定立即调集研究力量，投入这项研究。同年4月10日，美国德克萨斯A＆M大学的10人研究小组第一个宣布，他们成功地部分重复了庞斯与弗莱希曼的实验，输出的能量比输入高出20～80%。4月11日乔治亚理工学院宣布，他们在冷聚变实验中，测到的中子信号比本底高出13倍，还检测到了聚变产生物氚。4月12日，前苏联莫斯科大学固体物理实验室报导他们重复了庞斯和弗莱希曼的实验，测到了热与中子流。就这样，从4月份开始，几乎每天都可以收到来自世界各处的冷核聚变研究进展的报导。
     值得说明的是，在这场冷聚变热潮之中，世界各地化学家们所显现出来的特殊关注与热情。1989年，即犹他大学新闻发布会当年的4月12日，第197届美国化学学会年会在达拉斯召开，会议专门安排了一个冷聚变小组会。庞斯和弗莱希曼第一次在学术会议上介绍他们的冷聚变实验，参加该小组会的人竟然达到7000多人。当会议主席向大家介绍庞斯和弗莱希曼时，受到了热烈的掌声，不仅流露出众多化学家对庞斯和弗莱希曼的信任与支持，也表现出他们对这项重大发明由化学家完成所持有的兴奋。大会主席克莱多·卡立斯的话代表了与会者的这种心情。他说：“物理学家在核聚变研究方面碰到了问题，现在似乎是化学家来拯救他们的时候了。”对这一席话，全场立即报以热烈的掌声。事实上，就在冷聚变被世界各地科学家们炒得火爆时，反对者们的意见一直在持续着。4月12日，就在冷聚变研究高潮之中，在意大利埃里斯的“世界实验室”主持召开的首次国际冷聚变讨论会上，大多数学者们持有保留态度，他们对冷聚变实验提出了四个带有关键性的问题：①为什么实验中观测到的热效应与中子产率不相符；②所观察到的大量热能到底从何而来；③为什么实验中要使用重水而不是普通水；④到底是核反应还是化学反应。
     与此同时，世界上有数百个研究组与研究机构，特别是一些世界一流的研究机构，都未能重复出庞斯和弗莱希曼的实验。例如，美国布鲁克海汶国家实验室与耶鲁大学的联合小组、美国麻省理工学院、英国哈韦尔实验室等，他们分别宣布，在冷聚变实验中既没有观察到特殊的热效应，也没有观测到中子。4月25日，乔治亚理工学院首先声明，撤回他们以前关于测到中子结果的报导。他们指出，以前测到的“中子”，是由于仪器对温度敏感导致出错误的结果。4月27日，庞斯和弗莱希曼也撤回了他们投向英国《自然》杂志的关于冷聚变的文章。因为他们不能给出审阅者所要求的用普通水实验的对比数据。5月1 日，在美国巴尔的摩召开美国物理学春季年会上，有 1500名代表参加，除了少数几名代表发言支持庞斯和弗莱希曼的结果外，大多数物理学家都持否定态度。
     会后，有记者问到会的9位负责人，是否认为这次会议已对庞斯、弗莱希曼的实验结果宣判了死刑，其中8位表示举手赞成，剩下1位虽然没有举手，却不意味他支持这个实验结果，只是庞斯和弗莱希曼没有到会辩护，认为缺席裁判是不公正的。5月7日，在洛杉矶市召开157届美国电化学学会春季年会，使同行们感到遗憾的是，庞斯和弗莱希曼非但没能给出新的实验结果，反而承认他们在γ射线和中子测试方面有错误。舆论普遍认为，他们过去的冷核聚变的声明是错误的。劳仑斯-利弗莫尔国家实验室甚至提出希望庞斯和弗莱希曼高价出售他们的实验设备和重水介质，以尽快解开冷核聚变之谜，这一倡议竟得到1600多位与会者的热烈响应。5月23～25日，美国能源部和洛斯阿拉莫斯国家实验室联合在美国新墨西哥的圣塔菲召开一个规模巨大的专题讨论冷聚变的国际会议。来自 20 多个国家和地区的 450位科学家出席了会议，其中也有中国的代表。
     庞斯和弗莱希曼虽被邀请，却未出席该会。大会提交的讨论报告有100多篇。代表来自的科研领域很广，学术气氛也很浓。发言和讨论的情况表明，一小部分仍对庞斯和弗莱希曼的实验结果持肯定态度；大部分则认为，即使有冷聚变，由于反应速率很低，只能产生极少量的中子与热量，离实用相差甚远；还有一小部分认为不存在有冷聚变。事情发展到这一步，似乎怀疑者又占了上风。在短短的几个月的时间内，冷聚变研究从陡然出现的高潮到迅速降温，其间充满了戏剧性。希望与失望、肯定与否定、支持与怀疑起伏跌荡，一时间真假难辨，前景莫测。但是，有一点是肯定的，这就是人们对核聚变的态度，已经从最初的狂热走向了成熟，冷核聚变也像其它一些学术问题一样，被人们认真严肃地探讨着。