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與愛因斯坦會(huì)面后的遺產(chǎn)

2020-06-24 21:27 作者:返樸科普  | 我要投稿

73年前,一位年輕的工程師敲開了愛因斯坦家的門,從此他的人生軌跡發(fā)生了變化。兩人后來的交往中,年輕人提到他在自己實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生了中子,而愛因斯坦給出了一個(gè)解釋。數(shù)十年后,由于一些研究人員想為被認(rèn)為是科學(xué)騙局的冷聚變翻案,他們的討論才被人翻出。冷聚變?nèi)缃褡兂闪说湍芎朔磻?yīng)中的冷門領(lǐng)域,他們的疑案至今也懸而未決。但那段有趣的往事,仍值得與讀者分享。


撰文 | 劉辛味


1947年4月的一天,一位年輕人懷著緊張的心情走到普林斯頓默瑟街112號門前,對他來說這是一個(gè)非比尋常的日子。正如被傳召面見教皇,這位年輕人接到了當(dāng)?shù)刈钪用瘛獝垡蛩固沟恼僖?,謙卑的參觀者來到了物理學(xué)的圣彼得大教堂。這次見面改變了他的人生走向,很多年后他的名字——Ernest Joachim Sternglass(1923-2015),與阿波羅11號聯(lián)系在了一起,他的工作使人們看到了登月直播,后來他投入到了核輻射研究和反核試驗(yàn)的社會(huì)活動(dòng)中,這也使他成為了一個(gè)有爭議性的傳奇人物——當(dāng)然,這些只是題外話。


那次見面后的遺產(chǎn),至今仍是疑案。

默瑟街112號,從1935年直至去世,愛因斯坦一直住在這里。| 圖片來源:James Loesch


面見“時(shí)空建筑師”本尊

那時(shí),Sternglass剛進(jìn)入海軍軍械實(shí)驗(yàn)室(Naval Ordnance Laboratory)不久,他并沒有物理學(xué)相關(guān)的研究背景,只有電氣工程的學(xué)士學(xué)位。我們很難把這樣一個(gè)初出茅廬的小子和早已名滿天下的愛因斯坦聯(lián)系起來。事實(shí)上,在學(xué)術(shù)研究之外,身在普林斯頓的愛因斯坦不是一位孤獨(dú)的老人,更像是一位為國為民的大俠——他會(huì)收到世界各地的求助信,并利用自己的身份積極回應(yīng)。

德裔美國物理學(xué)家Ernest J. Sternglass(1923-2015)| 圖片來源:Science

1947年4月初,Sternglass給愛因斯坦寫信介紹自己實(shí)驗(yàn)室的工作。本來Sternglass的任務(wù)是開發(fā)一種新型的夜視攝像技術(shù)。這類應(yīng)用需要對各種物質(zhì)輻射出的紅外輻射非常敏感,他便想到電子與紅外光子的相互作用。當(dāng)時(shí)已經(jīng)有一些電視攝像管用到了二次電子發(fā)射技術(shù)——電子束撞擊金屬后,電子能從金屬中發(fā)射出來,利用此原理放大信號。Sternglass想搞清楚到底原子中的哪些電子參與了這一過程。


進(jìn)行了一段研究后,Sternglass發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的理論,理想化的量子力學(xué)模型,不足以解釋二次電子發(fā)射,而提出了自己的設(shè)想,但他也懷疑自己的理論可能根本就是錯(cuò)的。后來Sternglass被派往華盛頓學(xué)習(xí),在這里認(rèn)識(shí)了國會(huì)圖書館的哲學(xué)顧問David Baumgardt,這位曾當(dāng)過柏林大學(xué)哲學(xué)教授的學(xué)者建議Sternglass給愛因斯坦寫信。乍一看,Sternglass的研究出于軍事應(yīng)用上的好奇,不必勞“時(shí)空建筑師”本尊的大駕。但是,使愛因斯坦獲得諾貝爾獎(jiǎng)的成就,解釋金屬在紫外線照射下逸出電子——光電效應(yīng),與他的研究直接相關(guān),于是真的把信寄給了愛因斯坦。


在Sternglass1997年出版的自傳 Before the Big Bang: The Origins of the Universe 中寫到,“那時(shí)我二十來歲,沒有接受過任何物理學(xué)方面的高等教育,卻想問自牛頓之后世界上最著名科學(xué)家對于我觀點(diǎn)的想法?!?令他震驚的是,愛因斯坦不僅很快就回了信,還要求他親自到普林斯頓來面談!

Sternglass自傳《大爆炸之前:宇宙的起源》。他一直對宇宙學(xué)感興趣,書中記載了他大師們的交往,并根據(jù)自己對電子的研究提出了的宇宙粒子起源的解釋。| 圖片來源:PicClick

Sternglass走上臺(tái)階,敲了敲那棟隔板房子的門,然后被一名女秘書帶進(jìn)了門廳,很快就見到了那個(gè)著名的形象——一位頭發(fā)卷曲,穿著舊運(yùn)動(dòng)服和拖鞋的老人。在愛因斯坦的邀請下,兩人來到后院,愛因斯坦非常珍視與客人們在這個(gè)樸素的小花園漫步。“我父親在柏林郊區(qū)建了一個(gè)避暑別墅,那里有個(gè)小花園”,Sternglass回憶道。他們有不少共同之處:都是土生土長的德國猶太人,在20世紀(jì)30年代因逃避納粹而離開德國。二人可以用德語暢談。


Sternglass向愛因斯坦解釋了他關(guān)于二次電子發(fā)射的想法。愛因斯坦的光電效應(yīng)只考慮了原子中的最外層電子,這是一個(gè)非常保險(xiǎn)的假設(shè),而且早已被證實(shí)。但是,電子和光子完全不同,電子可以攜帶比紫外線更多的能量,因此會(huì)穿透到原子的更深處,在Sternglass看來,他的理論中每個(gè)圍繞原子運(yùn)動(dòng)的電子都必須考慮在內(nèi),愛因斯坦則回復(fù)道,“聽起來還有點(diǎn)道理?!?/p>


愛因斯坦覺得Sternglass似乎走在了正確的道路上,使他備受鼓舞。

愛因斯坦晚年時(shí)在普林斯頓的家中 | 圖片來源:Institute for Advanced Study



出乎意料的建議

除了二次電子發(fā)射,Sternglass在信中還提到了量子理論和基本粒子,愛因斯坦把話題逐漸引向了這方面,Sternglass尤為關(guān)注的是原子核里面的中子。


中子是核嬗變的關(guān)鍵,它們可以讓元素在元素周期表中搬家——從一種元素變成另一種。當(dāng)時(shí)科學(xué)家已經(jīng)知道原子核里質(zhì)子和中子緊密地挨在一起,并且可以相互轉(zhuǎn)化。例如,人們可以在碳的穩(wěn)定同位素(6個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子)中加入一個(gè)中子,讓它變成不穩(wěn)定的碳14(6個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子)。平均5730年后,碳14會(huì)釋放出一個(gè)電子,變成了穩(wěn)定的氮同位素(7個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子)。這個(gè)神奇的過程似乎還能聯(lián)想到一位偉大的物理學(xué)家——牛頓,他曾經(jīng)沉迷元素的變化,那時(shí)只是作為古老煉金術(shù)的研究門類,而20世紀(jì)核科學(xué)的發(fā)展,幾乎讓人類擁有了點(diǎn)石成金的能力。


Sternglass曾研究過愛因斯坦的相對論,并且找到了電子和它反物質(zhì)對應(yīng)物正電子的軌道方程的解。他解釋說,這些軌道相當(dāng)于質(zhì)子和中子。今天,我們認(rèn)為這些模型極具創(chuàng)造性,但并不正確,因?yàn)橘|(zhì)子和中子都是由夸克組成的。


盡管如此,Sternglass提出了一個(gè)重要的假設(shè):如果中子和質(zhì)子確實(shí)是一對“核兄弟”,它們的組成只相差一個(gè)電子,那么就有可能利用質(zhì)子和電子制造中子,而更深層次的是,這樣似乎能幫助構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的理論——正是愛因斯坦所致力的。愛因斯坦一直在跟電子較勁,他想了解電子的本質(zhì)。電子在與反物質(zhì)碰撞后只留下兩個(gè)光子,而不是像質(zhì)子-中子碰撞出“粒子故事會(huì)”,在統(tǒng)一思想的促使下,不禁會(huì)想電子是粒子家族中的一個(gè)另類嗎?


那天,兩人聊了5個(gè)小時(shí),愛因斯坦把下午的其他事宜都取消了。臨別之時(shí),愛因斯坦詢問Sternglass是否繼續(xù)在海軍實(shí)驗(yàn)室工作,還是重返校園攻讀物理學(xué)的學(xué)位。那時(shí)Sternglass更傾向于去讀研究生,可是愛因斯坦的建議再次讓他大吃一驚。


愛因斯坦告訴他,如果去讀博士可能會(huì)磨滅自己的創(chuàng)造性,對理論物理的興趣完全可以用在業(yè)余時(shí)間——正如他在專利局時(shí)一樣,而且不用擔(dān)心自己不出成果,也不用擔(dān)心自己犯錯(cuò)?!皠e學(xué)我。始終做一份補(bǔ)鞋匠的工作,這樣你每天早晨起來就可以發(fā)現(xiàn)自己正在做一些有意義的事情。沒有人能成為解決每日宇宙玄機(jī)的天才?!?愛因斯坦指著默瑟街112號房間里成堆的算紙,對Sernglass說,“我甚至都不知道這些有什么意義?!?/p>

愛因斯坦去世那天,攝影師拍下了他辦公地方的照片。| 圖片來源:Ralph Morse/Life Pictures/Getty Images



Sternglass沒想到的是,這次訪問會(huì)引發(fā)一連串的通信,當(dāng)中包括他自己一個(gè)未發(fā)表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和愛因斯坦的一個(gè)未發(fā)表的理論假設(shè)。這兩者加在一起可能構(gòu)成了一個(gè)世紀(jì)以來最重要的科學(xué)問題之一。但這個(gè)問題被人們忽視了,原因也很簡單:它太超前了,至少超前了一代人。如今數(shù)十年過去,這項(xiàng)工作重新被審視,甚至可能會(huì)對可持續(xù)能源產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響——Sternglass發(fā)現(xiàn)了用很低的能量就能創(chuàng)造自由中子,而愛因斯坦對原因提出了一些猜想。


電子撞擊質(zhì)子產(chǎn)生了自由中子?

Sternglass謹(jǐn)遵圣言,并沒有直接去讀純粹的物理專業(yè),可他仍需要博士學(xué)位,就回到了自己母校康奈爾大學(xué),進(jìn)入了人才濟(jì)濟(jì)的工程物理系。他的研究生導(dǎo)師是菲利普·莫里森(Philip Morrison),一名曼哈頓計(jì)劃的資深人士,導(dǎo)師辦公室里坐著另一位從曼哈頓計(jì)劃歸來的炸彈高手——理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman),他們經(jīng)常一起討論。

美國物理學(xué)家菲利普·莫里森(Philip Morrison,1915-2005),在核物理、天體物理方面做出杰出貢獻(xiàn),同時(shí)還是一位科普作家。| 圖片來源:digital.library.cornell.edu

在康奈爾,Sternglass并沒有把全部精力放在二次電子發(fā)射上,而是在研究與愛因斯坦討論的中子和電子問題上。莫里森告訴Sternglasss,他可以去做中子實(shí)驗(yàn),但不能扔下二次電子發(fā)射的研究。畢竟自己還要拿到學(xué)位,Sternglasss同意了。1950年秋天,他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二次電子的數(shù)量和金屬元素本身的性質(zhì)有密切關(guān)系,強(qiáng)束縛電子會(huì)起到至關(guān)重要的作用。


關(guān)于二次電子發(fā)射的研究很順利,1950年11月9日,Sternglass給愛因斯塔寫信報(bào)告他的最新進(jìn)展。這封信今天被保存在耶路撒冷的愛因斯坦檔案館,信中反映出了一位年輕物理學(xué)家熱切的心情,他盼望著與愛因斯坦本人再次聯(lián)系。“我很幸運(yùn)能解決二次發(fā)射的問題”,Sernglass寫道,“因?yàn)槟堑谝粋€(gè)鼓勵(lì)我采用這種方法的人,我感覺自己應(yīng)該簡短地告訴您我的發(fā)現(xiàn)”。就這樣,他與大師恢復(fù)了通信往來。


由于對金屬和絕緣體二次放射系數(shù)以及機(jī)制研究的成果,Sternglass分別于1951年和1953獲得了碩士和博士學(xué)位。結(jié)合這些理論,他還發(fā)明了所謂的圖像增強(qiáng)器——不僅用于軍事機(jī)密的間諜設(shè)備,后來被美國國家航空航天局(NASA)要求生產(chǎn)用來拍攝登月畫面。

阿波羅11號所用的攝像機(jī)模型 | 圖片來源:spacewatchtower.blogspot.com/

在康奈爾時(shí),Sternglass以極低的能量使電子與質(zhì)子碰撞產(chǎn)生中子,不過并沒有人對他的實(shí)驗(yàn)感興趣,甚至還發(fā)生一些不愉快,更沒人能解釋這個(gè)原因。他對自己的實(shí)驗(yàn)充滿信心,結(jié)果一出來就給愛因斯坦寫信。一封寫于1951年8月26的信中,Sternglass表示,“您可能會(huì)對我過去兩個(gè)月的工作感興趣,我已經(jīng)從高壓氫放電中獲得了通過質(zhì)子和電子形成中子的證據(jù)?!?/p>


Sternglass的實(shí)驗(yàn)并不復(fù)雜:他用電子槍往一個(gè)充滿氫氣,不到一英尺長的真空玻璃管里面發(fā)射電子,管的末端是銀和銦薄箔。電子槍也沒什么特別,就是老式電子管電視機(jī)里的那種。正常來講,他所用電子束的能量 (約35000電子伏特) 不可能在箔片中產(chǎn)生任何放射性。然而,他一次又一次地觀察到了放射現(xiàn)象。他還改變實(shí)驗(yàn)條件,把管中的氣體換成了普通空氣,結(jié)果什么都沒發(fā)生。


放射性標(biāo)記表明,銀的兩個(gè)穩(wěn)定同位素(具有60個(gè)中子的銀107和具有62個(gè)中子的銀109)發(fā)生了嬗變。這兩種核素得到一個(gè)中子就會(huì)變成銀108和銀110,兩者都不穩(wěn)定。銀108主要發(fā)生β-衰變,半衰期平均2.3分鐘,變成穩(wěn)定同位素鎘108。銀110的壽命更短,在24秒內(nèi)就會(huì)衰變?yōu)殒k110。“我應(yīng)該能觀察到持續(xù)3-4分鐘的衰減,” Sternglass在他的實(shí)驗(yàn)室筆記本中寫道。他親眼所見,銀箔就像是被低能中子轟炸過一樣。


但這與傳統(tǒng)的粒子和核物理模型相違背。電子束可以與金屬箔中銀原子擦身而過,也可能正如Sternglass自己所研究的那樣,從銀原子中撞擊出其他電子。但是,僅由35000伏特推動(dòng)真空管中的電子,移動(dòng)得太慢,根本無法產(chǎn)生任何核反應(yīng)。愛因斯坦在四天之后的一封信中向Sternglass指出,“要形成一個(gè)中子,電子需要到78萬伏?!?/p>


Sternglass明白,一個(gè)低能的中子源將具有特殊意義。當(dāng)時(shí)世界上最大的中子工廠是美國華盛頓的漢福德基地(Hanford Site),原子能委員會(huì) (Atomic Energy Commission) 耗資10億美元修建的核反應(yīng)堆。但Sternglass的實(shí)驗(yàn)裝置似乎只花費(fèi)幾千美元就能產(chǎn)生中子。一旦產(chǎn)生,這些自由的中子就可以起到類似“賢者之石”的作用(神話中可以變廢為金、使人長生不老的神奇物質(zhì))——他們可以從鈾中生成钚原子,理論上他們可以改變宇宙中的任何元素。

漢福德基地為實(shí)現(xiàn)曼哈頓計(jì)劃而建造,為美國生產(chǎn)了大量核原料,直至1987年關(guān)閉,現(xiàn)在為國家公園。| 圖片來源:businesswire.com/

中世紀(jì)煉金術(shù)士的夢想似乎就要實(shí)現(xiàn)了,但這樣做的成本將令人望而卻步。然而,如今一個(gè)不同的且更誘人的目標(biāo)在向我們招手——清潔能源。嬗變的結(jié)果往往是一個(gè)不穩(wěn)定的原子,注定要衰變。在這個(gè)過程中,它會(huì)發(fā)射高能電子或光子。如果這些高能粒子能夠被捕獲,它可能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能——可用的能量。


1951年,Sternglass只在自己實(shí)驗(yàn)室筆記中記錄了有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的初步應(yīng)用想法?!拔业陌l(fā)現(xiàn) (可能) 很有趣,” Sternglass在他未出版的筆記中寫道,“中子的形成過程非常簡單,甚至可以用于原子能相關(guān)的應(yīng)用上?!?/p>


不管未來如何,Sternglass興奮至極。在第一個(gè)晚上的數(shù)據(jù)收集工作進(jìn)行到一半的時(shí)候,他就給自己妻子以及幫他搭建X射線管的Lyman Parratt教授打了電話?;氐郊液?,Sternglass還向莫里森匯報(bào)了情況。莫里森說,他懷疑這與低能量中子有關(guān)。


1951年7月剩下的時(shí)間里,Sternglass完善了他的實(shí)驗(yàn),并繼續(xù)收集數(shù)據(jù)。他改造了真空管的氣體泵系統(tǒng),還在一個(gè)鹽礦下面重復(fù)實(shí)驗(yàn)以排除宇宙射線,并進(jìn)行了理論上的探索——一切都指向中子。而且文獻(xiàn)似乎也支持他的觀點(diǎn)——電子的發(fā)現(xiàn)者、諾貝爾獎(jiǎng)得主湯姆森(J. J. Thomson)在1914年曾報(bào)告過類似的發(fā)現(xiàn)。Sternglass在他的筆記本上寫道,“他觀察到了鉑發(fā)出的輻射……我現(xiàn)在相信這是中子轟擊影響下的β放射!”


然而,康奈爾大學(xué)物理系對Sternglass研究結(jié)果的興趣可能源于學(xué)術(shù)丑聞。在Sternglass的記錄中,系里的一位老師說他聽到了Sternglass偽造數(shù)據(jù)的流言。那年秋天,Sternglass再次記下了一段不愉快的談話,“昨天和教授交流讓我很難受,他甚至說即使我的數(shù)據(jù)會(huì)有些顯而易見的影響,他也不會(huì)對此感興趣……物理學(xué)史上有很多詭異的實(shí)驗(yàn),根本無人能解釋……我突然意識(shí)到這確實(shí)是一種奇怪的科學(xué)態(tài)度?!?/p>


倒是愛因斯坦表現(xiàn)得更像一位智者。愛因斯坦在1951年8月30日簡短的回信中,寫下了兩句極為深刻的話,正如他在普林斯頓提出的其他深刻的見解一樣:“或許發(fā)生了多個(gè)電子同時(shí)將能量轉(zhuǎn)移到一個(gè)質(zhì)子上的反應(yīng)”,“根據(jù)量子理論,這種情況是可以想象的,盡管不太可能真的發(fā)生”。愛因斯坦向Sternglass提出的建議涉及到大量電子作為實(shí)體而發(fā)生整體行為。這種行為就像一群孩子湊錢買一個(gè)糖果,但在1950年代這還只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的理論展望。



愛因斯坦的回信(英語翻譯版)| 圖片來源:pittmed.health.pitt.edu


愛因斯坦再次展現(xiàn)了他標(biāo)志性的思想飛越,但無論是他本人還是Sternglass,以及任何同時(shí)代的人,都沒有技術(shù)或理論框架來理解Sternglass的數(shù)據(jù)。他的數(shù)據(jù)與愛因斯坦的假設(shè)都沒有發(fā)表。


9年后,Sternglass在西屋研究實(shí)驗(yàn)室工作時(shí),又重新進(jìn)行了中子實(shí)驗(yàn)??上У氖?,那時(shí)愛因斯坦已經(jīng)去世了。Sternglass也沒能重復(fù)康奈爾時(shí)期的實(shí)驗(yàn)(但要指出的是,海軍軍械實(shí)驗(yàn)室的同事在1953年得到了他的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))。Sternglass在1997年的書中總結(jié)道,”直到今天,在氣體放電管內(nèi)復(fù)雜的情境下,中子是如何在比預(yù)期低得多的能量下形成仍然是一個(gè)謎?!?/p>


本來這就是故事的結(jié)局了,然而出乎意料的是,20世紀(jì)80年代一項(xiàng)完全獨(dú)立的研究重新燃起了人們對低能中子的興趣。1989年,兩位猶他大學(xué)的化學(xué)家斯坦利·龐斯(Stanley Pons)和馬丁·弗萊施曼(Martin Fleischmann)在一場新聞發(fā)布會(huì)上宣布,他們發(fā)明了一種簡單引發(fā)核聚變的方法,引起了巨大轟動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn),讓電流通過一個(gè)浸沒在重水中的特制鈀電極,便會(huì)產(chǎn)生大量熱量,比化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量要多得多。這讓人們看到了清潔能源的未來,由此冷聚變登上頭條。

1989年,坦利·龐斯(B. Stanley Pons)和馬丁·弗萊施曼 | 圖片來源:University of Utah


從科學(xué)騙局到科學(xué)邊緣

冷聚變是20世紀(jì)80年代末最大的科學(xué)事件,一度被認(rèn)為是科學(xué)騙局,卻也留下了許多懸而未決的問題。當(dāng)時(shí)物理學(xué)家的反應(yīng)和今天沒什么不同:冷聚變根本不行。本應(yīng)伴隨核反應(yīng)出現(xiàn)的放射性、伽馬射線或者高能中子都沒出現(xiàn),那又如何解釋他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?在兩人公布實(shí)驗(yàn)的一個(gè)月后,1989年5月,一位名叫Larry A. Hull的人給《化學(xué)與化工新聞》(Chemical & Engineering News)寫信,指出他們發(fā)現(xiàn)的不是核聚變,而是曾經(jīng)Sternglass聲稱觀察到的低能中子引發(fā)的嬗變。


十多年來,這種解釋一直處于冷聚變領(lǐng)域的邊緣,當(dāng)然冷聚變本身就被擠到了科學(xué)的邊界之處,冷聚變真的冷了下來。然而,近些年似乎又有抬頭的跡象。2006年,《歐洲物理雜志C輯》(European Journal of Physics C)發(fā)表了一篇極有影響力的論文表示,與冷聚變不同,中子引發(fā)的嬗變可能成為一種可行的理論。論文由美國東北大學(xué)物理學(xué)教授Allan Widom和能源工業(yè)顧問Lewis Larsen獨(dú)立發(fā)表。


他們認(rèn)為,表面涂有氫、氘或氚原子的金屬,在受到特定頻率的振蕩電磁場的驅(qū)動(dòng)下,電子能表現(xiàn)出集體行為(正如愛因斯坦預(yù)測的一樣),這種集體行為能夠獲得足夠的能量使之與氫、氘或氚核結(jié)合產(chǎn)生中子。


作者推測,中子產(chǎn)生后的運(yùn)動(dòng)非常慢,在離開那塊它們生成的微觀區(qū)域之前,中子就已經(jīng)被附近的原子吞噬了。原子會(huì)變得不穩(wěn)定,可能釋放出放射性衰變的副產(chǎn)品,如伽馬射線或高能電子。他們的另一篇獨(dú)立論文計(jì)算出,電極的微觀表面,比如那些傾向于產(chǎn)生低能中子的表面,是放射性伽馬射線的有效吸收者,所以放射性衰變可以轉(zhuǎn)化為無害的熱能。這當(dāng)然是令人興奮的東西,因?yàn)闊崮芸梢院苋菀椎剞D(zhuǎn)化為電能。


上述的場景沒有提及核聚變。核聚變需要巨大的能量,能量規(guī)模與讓中子和質(zhì)子結(jié)合所用的強(qiáng)相互作用尺度相當(dāng)。相反,產(chǎn)生中子所需要的能量只是弱相互作用的級別,質(zhì)子俘獲電子的過程正是用弱相互作用來描述。他們的理論被稱之為Widom–Larsen理論。


他們曾表示,論文發(fā)表后,他們才偶然看到了Sternglass的工作和愛因斯坦的解釋。Larsen說:“真正令人難以置信的是,愛因斯坦只是看了Sternglass的數(shù)據(jù),就立即意識(shí)到所觀察到的中子產(chǎn)生必定涉及某種與電子有關(guān)的集體效應(yīng)?!?/p>

Sternglass在60年代投入到了輻射危害相關(guān)的調(diào)查中,推動(dòng)了《禁止核試驗(yàn)條約》的進(jìn)程。他后來在匹茨堡大學(xué)擔(dān)任放射學(xué)教授,在20世紀(jì)80年代合作發(fā)明了X射線數(shù)字成像系統(tǒng)?;蛟S是受到愛因斯坦深刻的影響,他職業(yè)生涯的主要工作是做一些實(shí)事。| 圖片來源:The New York Times



Widom-Larsen的論文又掀起了低能核反應(yīng)(LENR)研究的復(fù)興(冷聚變一詞已經(jīng)被拋棄了)。2012年3月,擁有世界上最強(qiáng)大粒子對撞機(jī)的歐洲核子研究中心(CERN)舉行了自1989年以來首次有關(guān)龐斯-弗萊施曼實(shí)驗(yàn)的討論會(huì)。時(shí)年11月,美國核學(xué)會(huì)(ANS)在圣地亞哥的冬季會(huì)議上舉行了一詞關(guān)于低能量核反應(yīng)的分組討論會(huì)。美國國家航天航空局蘭利研究中心(LRC)設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來測試Widom-Larsen理論。


意大利核物理研究所的Francesco Celani,向CERN的同事講述了20個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn),他們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了一些莫名其妙的熱量,即使只是偶然的可重復(fù)。同一場會(huì)議上報(bào)告,還有一位學(xué)者指出,在已經(jīng)發(fā)表的數(shù)百篇有關(guān)鈀線的論文中都表示,在電流過載時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸,并且有些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了中子。他還介紹了通過弱相互作用產(chǎn)生低能中子的潛在技術(shù)應(yīng)用。


對于這樣費(fèi)解之事,蘭利研究中心高級研究員Joseph Zawodny感嘆,“我無法想象偉大的大自然中有這么一股力量,令人厭煩,索然無味,一無是處?!?/p>


但是,這些研究的名聲仍不是太好。主要是由于現(xiàn)今冷聚變研究者持續(xù)不斷的“搞事情”,卻未能提出任何使冷聚變站得住腳的理論,這些研究也基本不會(huì)發(fā)表在頂級刊物上?!缎履茉磿r(shí)報(bào)》(New Energy Times)編輯Steven Krivit認(rèn)為,人們還不清楚真正的科學(xué)和偽科學(xué)之間的區(qū)別。這是一份時(shí)事通訊,專門報(bào)道龐斯-弗萊施曼實(shí)驗(yàn)后發(fā)展出的地下科學(xué)活動(dòng)。


除了那些獨(dú)立探索外,也有些官方機(jī)構(gòu)受到牽連,NASA就曾遭到炮轟。2011年,監(jiān)管機(jī)構(gòu)網(wǎng)站NASA Watch刊登了一篇題為《為什么NASA 蘭利研究中心在冷核聚變研究上浪費(fèi)時(shí)間?》(Why is NASA Langley Wasting Time on Cold Fusion Research? )的文章。這個(gè)標(biāo)題忽略了核聚變和低能核反應(yīng)之間的區(qū)別。其實(shí),NASA搞偏門的東西不少,前幾年還弄過號稱違反動(dòng)量守恒的無工質(zhì)引擎(EmDrive)。


蘭利研究中心的首席科學(xué)家Dennis Bushnell說,這個(gè)領(lǐng)域還受到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化的困擾。當(dāng)年Sternglass在西屋實(shí)驗(yàn)室就無法重復(fù)他曾經(jīng)的實(shí)驗(yàn)。Bushnell指出,根據(jù)Widom-Larsen理論,激發(fā)質(zhì)子捕獲電子需要極強(qiáng)的局部電場,最高可達(dá)每米1000億伏特?!坝袔追N方法可以做到,一種方法是提高電壓。另一種方法是縮小尺度。如果嬗變確實(shí)依賴于納米尺度的特征,如灰塵顆粒、裂縫或是雜質(zhì)——這些就是縮小尺度的特征,那么實(shí)驗(yàn)人員必須能夠在這種尺度上操控材料。”顯然這是一項(xiàng)不可能的實(shí)驗(yàn)。


不過,人們對清潔能源的追求是不變的。Joseph Zawodny認(rèn)為,嬗變只是一個(gè)臨時(shí)的結(jié)論,可它在發(fā)電方面的應(yīng)用不容忽視?!澳壳暗湍芎朔磻?yīng)產(chǎn)生的能量還不夠煮茶,但是如果能以最理想的方式發(fā)揮作用,它就能取代現(xiàn)在的能源生產(chǎn),那么我們談?wù)摰木褪敲磕曛辽?萬億美元的市場?!?/p>


2016年《化學(xué)與工程新聞》以封面報(bào)道了冷聚變后25年科學(xué)家在繼續(xù)研究異常的熱效應(yīng)。| 圖片來源:ACS


2019年,Nature發(fā)表《再探冷聚變懸案》一文(Revisiting the cold case of cold fusion),作者指出了過去實(shí)驗(yàn)的諸多不足,參數(shù)空間仍有很大提升的可能,旨在讓科學(xué)界重新審視這樁疑案。

那些支持Joseph Zawodny并致力于這一爭議性課題的一小撮人,或許會(huì)贊同愛因斯坦對Sternglass的建議。1954年3月愛因斯坦去世前13個(gè)月,Sternglass給這位大師寄了一份他關(guān)于二次電子發(fā)射最新出版的文章,以及一張慶祝75歲生日賀卡。愛因斯坦給回了一封打印好的感謝信,這也是兩人最后一封通信。在這封信的背面手寫著兩個(gè)單詞:


“Be Stubborn”。


參考來源

  • http://nautil.us/issue/86/energy/einsteins-lost-hypothesis

  • Sternglass, Ernest J. Before the big bang: the origins of the universe.[M] Four Walls Eight Windows,New York/London,1997.

  • https://news.cornell.edu/stories/2019/07/remembering-physicist-sternglass-who-helped-world-see-man-moon

  • https://www.nytimes.com/2015/02/21/science/ernest-sternglass-physicist-and-nuclear-critic-dies-at-91.html

  • Krivit S B , Marwan J . A new look at low-energy nuclear reaction research[J]. Journal of Environmental Monitoring, 2009, 11(10):1731.

  • Berlinguette, C.P., Chiang, Y., Munday, J.N. et al. Revisiting the cold case of cold fusion. Nature 570, 45–51 (2019).


本文主要參考來源自Nautilus Issue 086,Einstein’s Lost Hypothesis。原文在線發(fā)表于2013年11月“Waste”,本文對文章進(jìn)行了重新整理及補(bǔ)充。


與愛因斯坦會(huì)面后的遺產(chǎn)的評論 (共 條)

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