"冷聚變"科普簡史（二）：日本以系統性方法取勝，谷歌緊隨其後

本期將大致介紹一下，日本和谷歌在&34;領域所作的研究工作。以此可以更好審視該領域的發展現狀。

（看前須知：無論其是否真實存在，這也不妨礙我們對其進行科普以及梳理脈絡。畢竟現今有不少科學現象，被各種&34;的科研人員、團體或民間科學組織以犧牲嚴肅的研究為代價來賺錢，並對其進行誇大、虛假宣傳——也就是所謂的&34;。筆者初衷只是單純為了梳理這些科學理論的來龍去脈，但在搜集資料過程中還是會帶有一些主觀的偏見，請讀者儘量保留個人的主觀意見，如有疏漏或者錯誤，望多多指正！GolevkaTech）

這是&34;三部曲系列中的第二期。

第一期：

點擊上方閱讀第一期，第一部分：大致介紹了早期的&34;實驗是如何在研究人員試圖複製結果時，由於結果令人失望而基本上被放棄的——但是，第二波研究現在正顯示出了一些極其有希望的結果。

日本——在&34;領域的研究，處於較為領先的地位

在筆者看來，日本——在&34;這一領域的實驗研究方面，無疑是當今世界的領跑者，因為其已經為&34;的存在和可重複性提供了最令人信服的證明。

日本的領先地位——在很大程度上歸功於其一貫的機構和工業支持，以及一種系統的、循序漸進的方法，其強調開發&34;裝置的先進材料。&34;研究處於核物理和材料科學的交叉點，如果沒有強大的納米材料和納米技術領域的工業基礎，日本在&34;方面的成功是幾乎不可能的。

另外，日本的努力還得益於大阪大學的高橋明東(Akito Takahashi)教授的領導，他以&34;和其他核科學領域的研究而聞名，並且其從&34;誕生之初就開始積極參與其中。

三年前，隨著日本的新能源與產業技術開發機構（NEDO）發起的一個多機構項目的完成，&34;的研究達到了一個分水嶺。NEDO是日本最大的公共資助機構之一，隸屬於經濟產業省。該項目涉及九州大學、東北大學、名古屋大學、日產汽車公司(Nissan Motor Co .)和Technova（豐田汽車公司是其主要股東）之間的合作。

這一系列的16項合作實驗，旨在闡明氫飽和金屬中 &34;的本質，並以一致的方式重現這些現象。為此，這次合作的努力重點，集中在一項日本科學家已經達到高度成熟的技術上：特殊製備的&34;的氣體負載技術。

筆者認為有必要對這種方法進行一點詳細的描述，以便讀者能夠更好地了解&34;能源發電技術在未來&34;的發展前景。氣體負載技術是一種最初由弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）所採取的方法的替代技術。這一技術的大致方法是：將樣品材料放置在一個密閉室中，然後在一定的壓力下充滿氫氣(或氘)氣體，使一部分氫氣被吸收到樣品中。然而，前提是，只要材料選擇得當，氣體負載就可以使樣品中吸收的氫核達到較高的密度。

在相關實驗中，實驗箱中安裝了加熱元件，這樣既可以在室溫下進行實驗，也可以在100-450℃的溫度下進行實驗。

近三十年的經驗證明，成功的主要關鍵在於樣品材料的選擇和製備。最重要的是微米到納米級（百萬分之一毫米）尺度上的詳細結構。

&34;效應是否會發生，以及其規模的大小——取決於樣品晶體結構的精確幾何形狀、缺陷和雜質的類型和密度、它們在晶格中的位置、表面特徵等。

在普通工業生產的金屬中，不同批次的微觀結構和納米結構會有很大的差異。&34; 沒有兩根鈀條的微觀結構是完全相同的，每一根鈀條的結構中都保留著它整個形成的信息。

東北大學凝聚態物質核研究中心負責人、日本著名&34;科學家巖村康弘教授(Yasuhiro Iwamura)

由於這種情況——再加上未能在樣品中獲得足夠高的氫密度，在很大程度上解釋了為什麼過去重現冷核聚變實驗結果的嘗試往往以失敗告終。

因此，日本科學家們在&34;專用材料的 &34;上投入了巨大的精力，所使用的生產方法使得在很大程度上控制樣品的納米結構成為可能。

NEDO計劃實驗採用了由銅、鎳和鈀等元素的各種組合合成的金屬複合粉末，以納米顆粒的形式嵌入較大（微米大小）的鋯和氧化矽顆粒中。

為了證明其可重複性，在神戶大學和東北大學的實驗室裡，採用了從單批次生產的氧化鈀鎳鋯粉末樣品進行了獨立的平行試驗。這兩個實驗室都觀察到了超過10天的持續過剩放熱現象。這兩個實驗室的數據在定性和定量上都很相似。

巖村康弘教授的&34;實驗材料說明圖

與此同時，其他的合作實驗也驗證了持續產生過剩熱量現象的時間長達一個月之久。所有11個實驗都使用特別製備的鈀-鎳-鋯和銅-鎳-鋯樣品都證明了淨熱的產生。每個原子所釋放的能量總量比任何已知的化學反應中的能量都要大，有時是幾百倍。

在這些實驗過程中，日本研究人員驗證了&34;實驗中經常報導的其他現象的存在，例如偶爾以急劇爆發的形式釋放能量。

對於未來的商業應用來說，很重要的一點是：證實了使用普通的氫而不是生產成本更高的氘，可以獲得相當數量的（即使是略低一些的）能量。

對於任何關注日本&34;研究的人來說，NEDO項目的結果並不奇怪。近幾年來，這一努力已經產生了大量類似的或在數量上甚至更好的結果。

日本&34;研究另一個部分關注的是關於利用&34;相關技術中和包括福島在內的核電站高放射性廢料的前景。這一基本思路是由&34;實驗中，頻繁觀察到元素嬗變現象所提出的。

十多年來，三菱重工（Mitsubishi Heavy Industries）一直支持這一方向的研究成果，並發表了極有希望的成果。最近，以巖村康弘（Yasuhiro Iwamura）領導的三菱重工集團（MHI group）已被轉移到東北大學（Tohoku University）一個新的凝聚態核研究中心。

谷歌——也登入了 &34;這個大舞臺

當日本在悄悄地繼續他們在商業應用方面的一步步進展時，關於&34;最轟動的消息卻來自美國。

去年5月27日，世界上最負盛名的科學雜誌《自然》發表了一篇關於&34;的詳細研究文章，該文章由麻省理工學院（MIT）、馬裡蘭大學、勞倫斯伯克利國家實驗室、不列顛哥倫比亞大學、加拿大高級研究所，以及谷歌公司的科學家們共同撰寫。

對於《自然》雜誌來說，發表任何關於這一被認為是不可信的領域的研究都是聳人聽聞的，但谷歌的一位代表出現在作者名單上，這無疑是第二個驚喜。而且，還有一個信號是。文章中報導的合作研究由谷歌贊助的，並得到了美國和加拿大聯邦資助的科研機構的一些間接支持。

該篇在《自然》雜誌所發表文章的標題是 &34;（Revisiting the cold case of cold fusion），文章描述了一項旨在獨立、重新審視的角度看待&34;的合作研究的初步結果。

這個由谷歌贊助的項目於2015年啟動。它組建了一個新的研究團隊網絡，這些團隊著手設計和開展實驗，以測試&34;實驗人員提出的關鍵主張的有效性。值得注意的是，有經驗的&34;研究老手被刻意不納入團隊之中，以確保排除一些慣性思維對研究的阻礙。

該篇文章強調了谷歌團隊為解決從一開始就困擾&34;實驗的技術難題所做的努力，並指出 &34;

那麼現在的結果如何呢？根據論文作者的說法來看，到目前為止，到目前為止，還沒有發現任何可被選作研究&34;的跡象。相信有些讀者讀到這裡，可能會得出這樣的結論： &39;冷聚變&34; 然而，這顯然不是這一篇能發表在《自然》期刊上論文作者的所想要得出的結論。

事實上，正如筆者在ICCF-22會議上了解到的那樣，谷歌贊助的研究工作仍然在進行中，而且實際上其正在擴大規模。那麼，為什麼現在要發表這樣一篇文章呢？顯然，其目的不在於實驗結果本身——這只是初步的，而是為了打破科學界對&34;研究的禁忌。並吸引更多的人參與到這項工作中來。

這篇發表在《自然》雜誌上的文章以一種不同尋常的&34;進行結尾，該文作者在文中部分聲明:

&39;冷聚變&39;冷聚變&34;

&34;理論問題——一個極其漫長的&34;過程

接下來，不得不說的是關於&34;研究的理論方面。不可否認的是，目前，沒有一種單一的、經過實驗證明的理論，可以解釋&34;實驗中觀察到的現象。相反，我們倒是有各種樣有趣的假說理論，其中許多還相互矛盾。

形象的來說，這就是一個 &34;的過程。科研人員就像一個&34;一樣，用手感受&34;（真實的科學理論）的不同&34;（科學現象），每個&34;都得出了不同的&34;（假說）。顯然，沒有一個合理的理論指導，&34;實驗研究人員也是在黑暗中摸索。另外，不排除的可能是——當第一個說摸到&34;的人，其可能摸的是&34;（實驗現象或數據錯誤），這將導致後續的&34;們一直在&34;，或者由於慣性思維認為其也摸到了&34;。

在這種情況下，ICCF-22會議的亮點之一是麻省理工學院(MIT)的彼得•哈格爾斯坦(Peter Hagelstein)及其合作者的一系列演講報告，他們正在計劃在&34;領域展開新的活動。哈根斯坦 （Hagelstein）的理論有一個優勢，就是預測了與&34;本身沒有直接聯繫的重要且可驗證的物理效應。

任何&34;理論的核心問題：都是想要理解當原子核位於晶體的高密度和高度結構化環境中時，原子核的行為如何變化的。

直到最近，核物理學幾乎完全忽略了，這樣一種環境對我們可以稱之為&34;（the inner life of a nucleus）的可能影響。核物理學和固態物理學，在這個意義上被認為是完全分離的學科。

然而，根據哈格爾斯坦（Hagelstein）的觀點，現代量子理論提供了原子核和其所嵌入的晶體晶格的振動之間存在著一種耦合——被稱為聲子（phonons）振動。

其中，原子核可以將大量的能量傳遞給聲子，聲子最終會以熱能而不是高能輻射的形式出現。應用於剛剛經過核聚變反應形成的原子核，這也可以解釋&34;實驗中沒有大量輻射的原因。

此外，附近的原子核通過聲子相互作用的能力，可能為核反應（如核聚變）提供了一種機制，例如，在晶體環境中可以以極高的速率發生核聚變。所有這些都為&34;提供了一種可能的解釋。

然而，哈格爾斯坦（Hagelstein）的理論獨立地預測了，在晶體中相當遠的距離內能量從一個原子核轉移到另一個原子核的可能性。隨後，麻省理工學院（MIT）的研究小組也恰好獲得了這種現象的有力實驗證據。

在晶體中新發現的 &34;形式，本身就可能有重大的技術應用。這是我們現今所看到的&34;研究中，眾多潛在衍生產物的例子之一。

如要閱讀本系列的第一部分，請點擊上方。接下來，筆者將會介紹該系列的第三部分：亞洲和&34;的商業未來——不僅僅是日本，中國和印度可能會成為領跑者。

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撰寫：GolevkaTech

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