「冷聚變」——有人認為其是一個「科學神話」，而有人則覺得其是一個「科學笑話」。目前，大型投資者正在調整自己的投資方向，日本和美國處於領先地位。
（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「所謂」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「科學騙局」。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）
該系列預計分為三期，本文為第一期。
01什麼是「冷聚變」？而為什麼起初其就被認為是一場「騙局」？
一個桌面大小的核反應堆，可以在沒有放射性的情況下就能產生能量——這聽起來好得令人難以置信。事實上，化學家馬丁·弗萊施曼(Martin Fleischmann)和斯坦利·龐斯(Stanley Pons)早在1989年就宣布發現一種名為「冷聚變」(cold fusion，或稱「冷核聚變」)的新型核能，長期以來其一直被主流科學界視為是一種測量錯誤，甚至被稱為「自欺欺人的」案例。
然而，有一些科學家並不認同這是一個錯誤，他們發現越來越多的證據表明，在弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）創造的各種條件下，無放射性核能的產生是可以發生的：在晶體材料中注入大量的氫或其非放射性同位素氘。
現在，三個因素的結合（在接下來的30多年裡，一些可靠的實驗數據結果的積累、關於可重複性的一些關鍵問題的解決，以及不斷發展的技術基礎），已經將冷聚變帶到了突破的臨界門檻，然而另外一些現象又使得它變得不是那麼明朗。
目前，各大企業都正在悄悄地投入大量資金進行冷核聚變研究，為可能成為全球能源領域遊戲規則改變者的研究做好準備。日本和美國現階段走在了前列。
在日本，目前其是這一領域的領頭羊，發起者兼贊助商包括三菱重工、三菱地產公司、豐田、日產、田中貴金屬，以及加熱設備的主要生產商三浦公司。
從美國方面來看，谷歌也已經開始如火如荼地發展，其贊助了一項多所大學合作的冷聚變研究，據報導，谷歌還致力於招募全球各地有前途的年輕科學家參與冷核聚變研究。
另一位著名的美國投資者是湯姆·達頓（Tom Darden），其為切諾基投資工業熱力部門的合作夥伴。據悉，比爾-蓋茨除了從事未來主義核技術的其他方面的工作外，還從事這一領域的工作，這已經是一個公開的秘密。
去年早些時候，在義大利阿西西舉行的第22屆國際凝聚態核科學會議(簡稱ICCF-22)上，人們對「冷聚變」的興趣熱潮反響異常熱烈。凝聚態核物理是自第一次宣布冷聚變以來30多年來出現的新科學技術領域的技術名稱。筆者將在這篇文章和該系列後續的文章中，對目前的情況進行了非技術性的概述。
02背景介紹
在1989年，弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）究竟做了些什麼？簡單地說，他們使用電流將大量的氘強行注入一根鈀金屬棒中。在一段時間後，鈀金屬棒開始產生比輸入能量更多的熱量。在他們的一些實驗中，該過剩的熱量可以持續了好幾天，釋放出的能量淨量是任何已知化學反應所能解釋的能量數百倍。
弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）得出的結論是：其來源一定是核聚變反應——在這種特殊情況下，就是成對的氘核聚變形成氦。
核聚變反應，長期以來被認為是太陽的能量來源，也是氫彈的能量來源，這是人類第一次也是迄今為止唯一一次大規模實現聚變能。
最大的問題是，氫原子核由於帶正電荷，而相互彼此排斥。為了使它們接近到足以發生核聚變反應的程度：要麼必須將氫燃料壓縮到幾乎無法實現的密度；要麼必須使燃料中的原子核以超高速度相互碰撞——相當於數千萬度溫度時的速度。至少，這是傳統核物理學告訴我們的。
與此同時，核聚變反應總是會釋放出大量的高能輻射，這對人類來說可能是致命的，並會導致附近的物質具有放射性。
目前，已經存在可控條件下達到所需溫度的技術；但是，儘管在核聚變試驗反應堆上投入了數十億美元，實現「熱核聚變」作為一種商業上可行的能源似乎仍然遙遙無期。對於現今的狀況來說，我們迫切希望的是，目前正在進行的創新性私人融資項目將至少改善熱核聚變的中期前景。
「三重軌道」被認為是氘化鈀中子發射的證據。
03一場科學的賭博
弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）一開始的想法其實很簡單，甚至很天真。眾所周知，鈀可以吸收大量的氫氣。事實上，鈀合金已經被研究成一種可在氫動力汽車中儲存氫氣的有效方法。
此外，化學家們熟悉的電解過程提供了一種方法，其可以在當量相當於普通大氣壓10,000倍或更多倍的情況下，將氫核「泵」入鈀中。在鈀晶體內部，氫核以高密度存在，也能夠相當自由地移動。
弗萊施曼-彭斯實驗的簡化方案：用電流將從重水（D2O）中分裂出來的氘核（D）「泵」入鈀陰極。
核聚變反應會發生嗎？傳統的核物理學似乎會告訴我們，機率似乎不大；估計的反應率幾乎是無窮小的。
然而，我們有理由認為，當核子嵌入緻密的晶體環境中時，與它們在真空中漂浮時的相互作用時不同的。除此之外，氫原子核之間的排斥力可能會因為結晶環境中電子的高密度而大大削弱。在這樣的條件下，也許，聚變反應速率的標準估計可能會給出錯誤的答案。
弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）決定試一試，使用氘（而不是普通的氫），因為它的反應性更高。1989年，當這兩位科學家宣布他們在一個桌面大小的實驗中，實現了室溫下的核聚變——"冷"聚變時，科學界的懷疑是可以理解的。
在這一驚人的消息發布後，世界各地的科學家紛紛湧向各自的實驗室，都想復現出弗萊施曼-彭斯的實驗結果。然而，大多結果是慘不忍睹的。在絕大多數情況下（雖然不是全部），他們完全沒有發現任何東西。偶爾有些觀察到一些零星的熱脈衝，有些觀察到極少量的輻射，這導致這些「被潑冷水」的科學家們中的大多數，將其歸結為虛假騙局或實驗錯誤。
第一代冷核聚變電池，用於美國太空和海軍作戰系統司令部的實驗室進行的早期實驗。
只有少數人，包括弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）本人，繼續相信冷聚變現象是真實存在的。經過幾年的爭論，冷核聚變基本上被科學界否定了。主要的科學期刊不再接受關於這一課題的研究論文，政府的財政支持也幾乎縮減地所剩無幾。
除了真正的科學家之外，一些可疑的人、組織和民間科學團體也出現了，他們試圖以犧牲嚴肅的研究為代價來賺錢。這也無濟於事。在這些渾水中，"冷核聚變 "的概念開始與 "病態科學"、「數據偽造」、甚至是「科學欺詐騙局」聯繫在一起。
那麼，為什麼谷歌和其他公司現在對這個所謂"不存在 "的過程如此感興趣呢？其中一個原因是，人們對全球變暖的關注熱度，以及由此產生的對無二氧化碳技術的需求，促使各國政府和私人投資者密切關注所有潛在的選擇，包括那些高風險、高回報類別的選擇。
據冷核聚變研究先驅、ICCF-22會議的主要發言人麥可·麥克庫布雷(Michael McKubre)稱，谷歌通過研究得出的結論是，僅靠所謂的可再生能源無法解決人類的能源問題。
麥可·麥克庫布雷(Michael McKubre)在SRI Intl的冷核聚變實驗室。
就經濟上可行的無二氧化碳發電方面而言，這隻留下了某種形式的核能：承諾更安全、更便宜的先進第四代核裂變反應堆，或熱核聚變或......冷核聚變？為什麼不再試試看呢？
04「冷聚變」在寒冬中度過的30年
在上個世紀90年代初，來自高水平國家實驗室和大學的少數科學家，尤其是美國、中國、法國、義大利、日本、印度和俄羅斯的科學家，不同意關於「冷聚變」的共識觀點。
通過他們自己的實驗，他們確信弗萊施曼（Fleischmann）和龐斯（Pons）所報告的現象是真實存在的——雖然這些現象是零星的，而且難以可靠地再現。他們繼續進行調查，在此過程中，他們常常冒著職業和名譽的風險。
與此同時，一些主流的理論物理學家拒絕接受了冷聚變在物理上是不可能的這一觀點。這些人包括諾貝爾獎得主朱利安·施溫格（Julian Schwinger）、彼得·哈格爾斯坦（Peter Hagelstein，因其對X射線雷射方面的研究而聞名）和著名的量子物理學家朱利亞諾·普雷帕塔（Giuliano Preparata）。
他們指出，弗萊施曼-龐斯（Fleischmann-Pons）實驗和相關實驗中的核過程是在物理學家從未仔細研究過的條件下發生的。當原子核高密度地嵌入晶體的晶格結構中時，它們的行為會發生根本性的變化。傳統核物理學的一些基本規則和假設不再適用。不僅是核聚變，還有可能發生其他核反應。
事實上，一些研究人員認為，在弗萊施曼-龐斯（Fleischmann-Pons）型的實驗中，產生熱量和其他異常現象的原因——可能不是氫原子核之間的常規核聚變反應，而是其他一些核過程。其中一種可能是：反應可能涉及到宿主材料——例如鈀的原子核。(在這些問題得到澄清之前，這一領域的研究者大多傾向於使用"低能核反應 "(簡稱LENR)這一包容性術語，而不是冷核聚變。)出於本文科普目的，筆者仍將堅持使用「冷核聚變」這個通俗化、較普及的術語，意在泛指一般意義上的。
在隨後的一段時間裡，研究人員們不僅在龐斯-弗萊施曼型的裝置上進行了大量的實驗，而且在氫或氘核被密集地嵌入金屬晶體結構的其他各種系統上，也進行了實驗。從所積累的資料庫來看，令人印象深刻的是。除了產生過剩的熱量外，還發現了一系列其他的異常現象，這表明了其極有可能是一種新型的核過程。
一些實驗顯示出微弱的輻射——證實了核反應的存在，但輻射水平極低，無害，與所產生的熱量完全不相稱。反覆發現的證據表明，實驗期間材料的元素組成發生了變化。首先，排除的是實驗室汙染因素，唯一的解釋是核嬗變——一種化學元素轉化為另一種元素。這一現象實在是太神奇了。
05兩個挑戰
從一開始，「冷聚變」研究就面臨著兩大挑戰。首先，是如何以完全可重複的方式獲得過剩的熱量和其他效應。世界各地的實驗室裡有名望的科學家一次又一次地觀察到這些效應是不夠的。如果不能"按需 "演示「冷核聚變」，就很難打消科學界的疑慮，也很難降低潛在投資者的風險認知。
第二大挑戰，是為「冷聚變」現象提出一個合理的理論解釋：一個可以通過實驗驗證的理論，可以作為發展「冷核聚變/LENR」及相關技術到商業應用的指南。
事實證明，實現可重複性比原先預想的要困難得多。除了缺乏研究資金外，原因顯然在於物理過程本身的複雜性。從ICCF-22會議所討論的內容來看——「冷聚變」並不是某種神奇的魔術，畢竟如果沒有在基礎和應用研發方面做出相應的努力，就能立即解決人類的能源問題是根本不可能的。
可以說幸運而又不幸的是，經過近30年的努力，在確定冷核聚變發生的必要條件，以及為未來的商業應用創造技術基礎方面，確實取得了巨大的進展。然而，其在「結果」可重複性、可支持「冷聚變」的新物理理論基礎等方面仍然沒有多到可讓公眾完全可信的地步。
雖然，「冷核聚變」（或者更廣泛地講，LENR）的存在和可重複性，現在還是不能完全下定論地證實（雖然，已經出現不少證據證明）。更準確地說，筆者在這裡指的是：核反應產生大量的熱量，在實驗室規模內，可以在中等溫度下在某些固態材料中植入高密度的氘或氫，並釋放出最多可忽略不計的輻射量。
通過ICCF-22會議，從中聆聽了研究人員之間的交流，並研究了相關的技術出版物後，筆者認為一個不偏不倚的科學家如果仔細研究這個問題，是不會立即得出任何有失公允的結論的。
關於核能的更多閱讀：
核反應堆「新革命」：新一代超小型核燃料，將完美解決核洩漏問題
稠密等離子焦點：
第一期：「核能領域」最熱門理念：稠密等離子焦點，一種廉價的核聚變方式
第二期：「原理篇」核電未來焦點：稠密等離子焦點是如何工作的
第三期：「第3期」「核能」最熱門理念：一種更便宜、更快的核聚變方法
撰寫：GolevkaTech
重要聲明：此處所發表的圖文和視頻均為作者的原創稿件，版權歸原創作者所擁有。所刊發的圖片和視頻作品，除特別標註外，均視為圖文作者和被拍攝者默認此版權之歸屬權。