氣泡核聚變尚未被判科學(xué)死刑

方玄昌　馮亦斐　楊　亮

“一杯水里面可以產(chǎn)生如同太陽(yáng)中心一樣劇烈的反應(yīng)，從而為人類提供源源不絕的能源?！?/p>

這一近乎瘋狂的想法來(lái)自于4年前美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表的一篇論文。當(dāng)時(shí)在美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做研究的拉什·塔拉亞克漢(Rusi Taleyarkhan)等人在2002年3月8日出版的《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們使用“聲致發(fā)光”的方法，在實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)燒杯里實(shí)現(xiàn)了核聚變。

實(shí)際上，這篇論文在發(fā)表之前、之后都一直伴隨著激烈的爭(zhēng)議，但由于將這一成果工業(yè)化(如果它真的可能的話)的前景過(guò)于誘人，塔拉亞克漢之后，全世界眾多國(guó)家的相關(guān)專家都投入了這一領(lǐng)域的研究，期望能夠重復(fù)塔拉亞克漢的實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)一步發(fā)展這一技術(shù)。

4年過(guò)去了，盡管這期間塔拉亞克漢又有兩篇相關(guān)論文在國(guó)際其他著名的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表，但除了塔拉亞克漢本人之外，其他實(shí)驗(yàn)者都沒(méi)有取得任何正面的結(jié)果。

于是，2006年3月8日，與當(dāng)年塔拉亞克漢在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文同樣的日子，與《科學(xué)》同樣重量級(jí)的權(quán)威學(xué)術(shù)刊物——英國(guó)《自然》雜志發(fā)表了一組文章，眾多科學(xué)家在此質(zhì)疑塔拉亞克漢的研究結(jié)論：燒杯里的核聚變很可能從來(lái)都沒(méi)有發(fā)生過(guò)。

難道，國(guó)際科學(xué)界又出現(xiàn)了一個(gè)黃禹錫?

爭(zhēng)論蓋過(guò)理論

20世紀(jì)30年代，德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)強(qiáng)大的聲波作用于液體的時(shí)候，液體中會(huì)產(chǎn)生一種“聲空化”現(xiàn)象一一在液體中產(chǎn)生氣泡，氣泡隨即坍塌到一個(gè)非常小的體積，內(nèi)部的溫度可以超過(guò)10萬(wàn)攝氏度，過(guò)程中會(huì)發(fā)出瞬間的閃光。這就是被稱為“聲致發(fā)光”的一種現(xiàn)象。

進(jìn)一步推測(cè)，科學(xué)家認(rèn)為，如果聲音的能量足夠強(qiáng)，產(chǎn)生的氣泡足夠大，那么它坍塌后的溫度就越高，甚至可能達(dá)到1億攝氏度，從而引發(fā)核聚變反應(yīng)一一在地球上實(shí)現(xiàn)核聚變，目前知道的必要條件就是1億攝氏度的高溫。氫彈也需要獲得這樣的高溫才能爆炸，人們通過(guò)原子彈爆炸來(lái)創(chuàng)造這一條件。顯然，人類迄今無(wú)法控制、利用氫彈爆炸產(chǎn)生的能量。

這就是“聲空核聚變”(也被俗稱為“氣泡核聚變”)理論的來(lái)源。然而，在物理學(xué)上，10萬(wàn)度和1億度有著本質(zhì)的差別，“聲空化”真的能夠創(chuàng)造1億度的高溫嗎?塔拉亞克漢的燒杯中真的發(fā)生核聚變了嗎?本著對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)應(yīng)該持特殊的謹(jǐn)慎態(tài)度這一原則，塔拉亞克漢的論文不可避免地成為科學(xué)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

在論文提交《科學(xué)》雜志之前，包括塔拉亞克漢當(dāng)時(shí)的眾多同事在內(nèi)的很多專家都已經(jīng)開(kāi)始反對(duì)發(fā)表這篇論文，而《科學(xué)》雜志在同行評(píng)審這篇論文時(shí)，意見(jiàn)更是出現(xiàn)了巨大的分歧。用《科學(xué)》雜志上一篇文章的話來(lái)說(shuō)，“圍繞塔拉亞克漢等人論文的爭(zhēng)論都足以引發(fā)核聚變了”。

最終，《科學(xué)》雜志選擇了在他們自己看來(lái)是“折中”的做法：發(fā)表論文，但不以它作該期封面文章。

論文發(fā)表后，三位參與該論文同行評(píng)審的匿名審稿人，分別是加州大學(xué)洛杉磯分校的賽斯‘帕特曼(S e t h：Putterman)、伊利諾伊大學(xué)的肯尼斯·薩司利克(Kenneth Suslick)以及華盛頓大學(xué)的勞倫斯·克拉姆(LawrenceCrum)教授，公開(kāi)站出來(lái)批評(píng)《科學(xué)》發(fā)表這篇論文。他們認(rèn)為，塔拉亞克漢的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重不可靠。

塔拉亞克漢認(rèn)為他的實(shí)驗(yàn)成功的主要依據(jù)是：他們?cè)跉馀莸谋阎刑綔y(cè)到了中子，這是核聚變發(fā)生的證據(jù)。而其后，全世界眾多試圖重復(fù)其實(shí)驗(yàn)的人，按照他描述的做法，都沒(méi)有得到這一結(jié)果。加州大學(xué)洛杉磯分校的研究者認(rèn)為，塔拉亞克漢的實(shí)驗(yàn)是被污染了一他們探測(cè)到的中子來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室周圍放射性元素锎的衰變。據(jù)此他們認(rèn)為：塔拉亞克漢實(shí)驗(yàn)中核聚變發(fā)生的可能性只有一千萬(wàn)分之一。

《自然》雜志總結(jié)說(shuō)，迄今為止，沒(méi)有一項(xiàng)獨(dú)立的研究能證實(shí)塔拉亞克漢的發(fā)現(xiàn)；更多的評(píng)估顯示，如今物理學(xué)界已經(jīng)普遍嚴(yán)重質(zhì)疑塔拉亞克漢的研究成果。

中國(guó)專家：暫時(shí)不應(yīng)該放棄

2004年4月——也就是塔拉亞克漢有關(guān)聲空核聚變的第二篇論文發(fā)表不久，香山科學(xué)會(huì)議在北京召開(kāi)以“聲空化物理及在核聚變和聲化學(xué)等方面應(yīng)用”為主題的第222次學(xué)術(shù)討論會(huì)。中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所應(yīng)崇福院士擔(dān)任會(huì)議主席；并作了題為“聲空化的特性和主要應(yīng)用”的主題評(píng)述報(bào)告。會(huì)議重點(diǎn)討論了聲空化產(chǎn)生核聚變的可能性。

“在那次會(huì)議上，對(duì)于聲空核聚變，大家的意見(jiàn)是不能完全排除其發(fā)生的可能性?！睉?yīng)崇福告訴本刊記者?？吹贸鰜?lái)，現(xiàn)已88歲高齡的老院士對(duì)這一話題依然深為關(guān)注?！坝捎诤司圩兊哪芰繉?duì)人類而言意義太大，哪怕是有一點(diǎn)可能，人們也要努力去嘗試。”

應(yīng)崇福院士介紹說(shuō)，目前中國(guó)有兩個(gè)小組，分別在北京(中國(guó)原子能技術(shù)研究院)和上海(同濟(jì)大學(xué))做有關(guān)聲空核聚變的實(shí)驗(yàn)，另外還有幾個(gè)人在做這方面純理論的研究。

“到現(xiàn)在為止，中國(guó)這兩個(gè)小組也還沒(méi)有做出任何結(jié)果。與此同時(shí)，做純理論研究的學(xué)者，通過(guò)計(jì)算得到的結(jié)論是：聲空核聚變?cè)诶碚撋弦残胁煌?。?shí)際上，就目前《自然》《紐約時(shí)報(bào)》等報(bào)刊發(fā)表的文章來(lái)看，對(duì)這一話題的爭(zhēng)議、質(zhì)疑并沒(méi)有特別多的新內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)重復(fù)不了等問(wèn)題幾年來(lái)一直在爭(zhēng)論。現(xiàn)在，物理學(xué)界普遍對(duì)它質(zhì)疑有一個(gè)很大的原因就是它在理論上不行?！睉?yīng)崇福說(shuō)。

根據(jù)應(yīng)崇福的描述，目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)做聲空理論研究的專家普遍計(jì)算得到的聲空內(nèi)部極限溫度為幾十萬(wàn)度，少數(shù)專家認(rèn)為可以達(dá)到百萬(wàn)度，距離核聚變發(fā)生所需要的溫度都還很遠(yuǎn)。但是，應(yīng)崇福同時(shí)又表示，現(xiàn)在這一理論并不完整，理論也在發(fā)展、也需要發(fā)展。

應(yīng)崇福認(rèn)為，假如最終證明聲空核聚變是可能發(fā)生的，那么，它實(shí)現(xiàn)起來(lái)有可能會(huì)比已經(jīng)做了超過(guò)半個(gè)世紀(jì)實(shí)驗(yàn)的“激光核聚變”容易、方便些。綜合上述多種因素，應(yīng)崇福說(shuō)，他不主張現(xiàn)在就要大家完全放棄這項(xiàng)研究。

也正如應(yīng)崇福所主張的那樣，北京和上海兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的相關(guān)專家分別告訴本刊，盡管他們迄今沒(méi)有做出結(jié)果，也很清楚國(guó)際上目前此項(xiàng)目所面臨的態(tài)勢(shì)——并且，中國(guó)原子能技術(shù)研究院的一位專家表示，他們傾向于認(rèn)為塔拉亞克漢的實(shí)驗(yàn)是失敗的——但他們并不打算放棄研究，《自然》這組文章對(duì)他們的工作并不會(huì)造成太大的影響。

責(zé)任在誰(shuí)?

聲空核聚變的爭(zhēng)論最終又扯出一個(gè)老話題：與純數(shù)理科學(xué)不同，現(xiàn)在很多實(shí)驗(yàn)科學(xué)的成果都需要重復(fù)實(shí)驗(yàn)才能最終檢驗(yàn)其真?zhèn)?，而有時(shí)這種重復(fù)往往又需要很高的代價(jià)，或者是在技術(shù)上很難被重復(fù)。如何解決這一難題?

應(yīng)該說(shuō)，相比較其他領(lǐng)域一些實(shí)驗(yàn)而言，重復(fù)聲空核聚變這個(gè)實(shí)驗(yàn)，需要付出的物質(zhì)代價(jià)并不太大——所需要的實(shí)驗(yàn)資金也就只有幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)美金。這個(gè)實(shí)驗(yàn)帶給人們更麻煩的是：它需要比較精致的實(shí)驗(yàn)條件，并且需要復(fù)合型的人才來(lái)做實(shí)驗(yàn)。應(yīng)崇福說(shuō)，你要驗(yàn)證前人的真?zhèn)危托枰惹叭烁鼮閲?yán)格的實(shí)驗(yàn)條件。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)牽扯到聲學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、原子能科學(xué)等幾種學(xué)科，適合做實(shí)驗(yàn)的是兼通這些學(xué)科的人，本來(lái)就很少。

“美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局確實(shí)提供資金給加州大學(xué)洛杉磯分校由賽斯·帕特曼主持的實(shí)驗(yàn)小組、伊利諾伊大學(xué)我自己的這個(gè)小組以及一大筆錢(qián)給了普渡大學(xué)的塔拉亞克漢教授本人來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以求重復(fù)這個(gè)結(jié)果?！辟|(zhì)疑者肯尼斯·薩司利克教授說(shuō)，“但從整個(gè)事情的大框架來(lái)說(shuō)，塔拉亞克漢教授工作的整個(gè)代價(jià)實(shí)際上是非常小的。對(duì)于一個(gè)科學(xué)結(jié)論，如果結(jié)果真的很重要，無(wú)論代價(jià)大小，他們最終將會(huì)被重復(fù)實(shí)驗(yàn)并得到驗(yàn)證?！?/p>

“在科學(xué)界，類似黃禹錫這樣的例子依然非常少，因?yàn)檎缥覀兯?jiàn)，真理現(xiàn)身后，在科學(xué)領(lǐng)域欺騙的后果就是被宣判了‘科學(xué)界的死刑。我最大的抱怨是針對(duì)科學(xué)雜志的編輯過(guò)程的。塔拉亞克漢教授最初的結(jié)果的確應(yīng)該被發(fā)表，但應(yīng)該是發(fā)表在一家三流的期刊上。但很不幸，《科學(xué)》雜志發(fā)表了這些結(jié)果，而這帶給它們的可信度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它們本身應(yīng)得的。在我看來(lái)，科學(xué)雜志的編輯唐·肯尼迪應(yīng)該受到像塔拉亞克漢教授一樣的責(zé)備。”肯尼斯·薩司利克最后總結(jié)說(shuō)。