弗莱希曼和庞斯量热法述评—杰德·罗斯韦尔
2020-11-06 17:38:20 来源:冷聚变世界 评论:0 点击:
本文介绍了弗莱希曼(Fleischmann)和庞斯(Pons)在实验中使用的量热方法。从1989年到1993年,他们发表了一系列论文,描述了三种量热方法:等温外套法、相变和冷却曲线分析。
本文亮点如下:
(1)作者诉诸历史,以居里夫妇用量热法发现镭放射性为例说明热测量本来就是核物理研究的看家本领,核辐射测量反而是后起之秀,现代核专家们执念于核探测这唯一标准是数典忘祖。其实现在不仅冷聚变需要量热,核废料的精确测量也必须使用量热法(比放射性测量精度高一个量级),而用量热法探测粒子也是核测量中的前沿课题。所以说量热在整个核物理研究与应用中大有可为。
(2)本文再次确立弗莱希曼和庞斯及等温外套量热法在冷聚变中的地位。弗莱希曼和庞斯是冷聚变的发现者,1989年以后他们还活跃了一段时间,但后来因财政枯竭等种种原因再未亲自进行钯-重水电解量热实验,逐渐边缘化。虽然弗莱希曼以后还参加冷聚变会议直到2009年的ICCF-15,但他在冷聚变界已成了象征。很多人只把弗莱希曼和庞斯的开放杜瓦瓶电解池—等温外套量热法当作历史,一直坚持他们技术路线到如今的只有迈尔斯。虽然迈尔斯在每次ICCF会议上都有大会报告,但基本上是自说自话,缺乏更多参与者。戴施(Dash)型钯-重水电解量热其实也是等温外套式的,但也追随者寡。这是冷聚变进展不畅的一个重要原因。
弗莱希曼最初技术路线边缘化的另一个最重要原因是,自从1992年ICCF-3以后,由于麦库布用质流量热计证实钯-重水电解系统中的超热与充氘值、氘流、电流密度等“伪劳森判据”直接相关,此后的钯-重水系统研究方向就由麦库布主导,结果是超热重复越来越难,超热幅值却越来越小,可以说麦库布路线使冷聚变研究耽误了一代人的功夫。
直到20年之后人们才逐渐意识到,弗莱希曼和庞斯的方法仍是冷聚变的正途。译者在2005年的实验中首次发现温度变化才是钯-氘系统产生超热的关键,而弗莱希曼和庞斯装置正好能满足这一条件。但这一点形成共识几乎又花了10年以上的时间。之所以如此费功夫,原因主要还是实验重复性不够,导致言人人殊,无法形成主流意见。
(3)即使在冷聚变界也存在一个普遍误解,即钯-重水电解系统的超热很小,没有应用价值。本文再次说明,在死后发热阶段,钯本身已经实现了热自持,功率密度达到kW/cm3级别。这不是弗莱希曼和庞斯的孤立发现,就译者所知,中、日、法、意、美等国多家实验室都曾独立观察到类似现象。就已报道的结果而言,钯-氘系统的超热密度仍是最高的,镍-氢系统其次。即使是各种合金-氢(氘)气系统,容易重复的也少不了钯的参与。此外,钯-氘系统已经积累了充分的数据,所以对钯-氢(氘)系统继续深入研究意义重大。
当然,本文也存在一些问题:
(1)本文谈到反对者未区分功率和能量,其实本文亦然,说到热,有时指温度高,有时指功率大。说到超热有时指超功率,有时指超热量。当然这是人类自身经验所限,人体就是一个功率传感器,人的新陈代谢较慢(如睡眠)时主要是塞贝克量热计,新陈代谢很快(如感冒发烧,扛麻包,跑马拉松)或环境温度高时是蒸发量热计。我们感知的冷热其实不是温度而是热功率,所以才有体感温度这个说法,一般说热的时候就是指功率大。但这些知识还不是常识,所以生活中混淆这些概念也不奇怪。本文毕竟不是严格的研究型论文,不好强求。作为译文,笔者尽量保持原文风格,只在容易引起误解的地方使用标准物理量。
(2)就热测量而言,作者为冷聚变辩护而列举的各种理由在逻辑上是没有问题的。但正如库恩在《科学革命的结构》中所言,一个新范式的确立不仅仅是一个事实问题,还涉及观念问题。作为行内人士,译者只能把提高重复性和效应显著性, 实现第三方可重复的超热—核产物关联测量作为首要任务。
(3)如文中所言,弗莱希曼本人喜欢用“简单硬件和复杂软件”,这样做的后果就是表述复杂化,这是其量热结果难以获得承认的原因之一。另一点是等温外套量热法对温度代表性的要求很高,就译者自己的经验而言,只有弗莱希曼和庞斯、迈尔斯、比伯里安等人用的细杜瓦瓶因为热损失小而温度代表性强,后来很多人用等温外套量热法测量大体积样品的超热,因温度代表性不足而导致超热偏大时有发生。可以说量热问题一直伴随着冷聚变的研究,笔者这些年也一直研究该问题,目标是用“复杂的硬件和简单的软件”,即尽量简化用户操作,使量热计变成傻瓜式设备,目前看来这一理想很快就可实现。
(4)本文另一个尚存疑问的地方是开放电解过程中锂盐到底会不会离开电解池,我们在实验中发现经过一整天接近沸点的电解后锂离子浓度下降了,所以本文结论还有待继续探讨。
我们这些年来一直在用塞贝克型量热计测量戴施型、弗莱希曼和庞斯型电解池这种具有温度跃变特征系统的超热,翻译本文正是为了让中文读者能对此能加深理解,期望本译文能有所助益。在翻译过程中已与作者交流过一些细节问题,经其同意修改了原英文版本中的一些文字或表述错误,虽然如此,错误肯定仍有不少,不当处敬请批评指正!
译者 于 2020-10-28
(1)作者诉诸历史,以居里夫妇用量热法发现镭放射性为例说明热测量本来就是核物理研究的看家本领,核辐射测量反而是后起之秀,现代核专家们执念于核探测这唯一标准是数典忘祖。其实现在不仅冷聚变需要量热,核废料的精确测量也必须使用量热法(比放射性测量精度高一个量级),而用量热法探测粒子也是核测量中的前沿课题。所以说量热在整个核物理研究与应用中大有可为。
(2)本文再次确立弗莱希曼和庞斯及等温外套量热法在冷聚变中的地位。弗莱希曼和庞斯是冷聚变的发现者,1989年以后他们还活跃了一段时间,但后来因财政枯竭等种种原因再未亲自进行钯-重水电解量热实验,逐渐边缘化。虽然弗莱希曼以后还参加冷聚变会议直到2009年的ICCF-15,但他在冷聚变界已成了象征。很多人只把弗莱希曼和庞斯的开放杜瓦瓶电解池—等温外套量热法当作历史,一直坚持他们技术路线到如今的只有迈尔斯。虽然迈尔斯在每次ICCF会议上都有大会报告,但基本上是自说自话,缺乏更多参与者。戴施(Dash)型钯-重水电解量热其实也是等温外套式的,但也追随者寡。这是冷聚变进展不畅的一个重要原因。
弗莱希曼最初技术路线边缘化的另一个最重要原因是,自从1992年ICCF-3以后,由于麦库布用质流量热计证实钯-重水电解系统中的超热与充氘值、氘流、电流密度等“伪劳森判据”直接相关,此后的钯-重水系统研究方向就由麦库布主导,结果是超热重复越来越难,超热幅值却越来越小,可以说麦库布路线使冷聚变研究耽误了一代人的功夫。
直到20年之后人们才逐渐意识到,弗莱希曼和庞斯的方法仍是冷聚变的正途。译者在2005年的实验中首次发现温度变化才是钯-氘系统产生超热的关键,而弗莱希曼和庞斯装置正好能满足这一条件。但这一点形成共识几乎又花了10年以上的时间。之所以如此费功夫,原因主要还是实验重复性不够,导致言人人殊,无法形成主流意见。
(3)即使在冷聚变界也存在一个普遍误解,即钯-重水电解系统的超热很小,没有应用价值。本文再次说明,在死后发热阶段,钯本身已经实现了热自持,功率密度达到kW/cm3级别。这不是弗莱希曼和庞斯的孤立发现,就译者所知,中、日、法、意、美等国多家实验室都曾独立观察到类似现象。就已报道的结果而言,钯-氘系统的超热密度仍是最高的,镍-氢系统其次。即使是各种合金-氢(氘)气系统,容易重复的也少不了钯的参与。此外,钯-氘系统已经积累了充分的数据,所以对钯-氢(氘)系统继续深入研究意义重大。
当然,本文也存在一些问题:
(1)本文谈到反对者未区分功率和能量,其实本文亦然,说到热,有时指温度高,有时指功率大。说到超热有时指超功率,有时指超热量。当然这是人类自身经验所限,人体就是一个功率传感器,人的新陈代谢较慢(如睡眠)时主要是塞贝克量热计,新陈代谢很快(如感冒发烧,扛麻包,跑马拉松)或环境温度高时是蒸发量热计。我们感知的冷热其实不是温度而是热功率,所以才有体感温度这个说法,一般说热的时候就是指功率大。但这些知识还不是常识,所以生活中混淆这些概念也不奇怪。本文毕竟不是严格的研究型论文,不好强求。作为译文,笔者尽量保持原文风格,只在容易引起误解的地方使用标准物理量。
(2)就热测量而言,作者为冷聚变辩护而列举的各种理由在逻辑上是没有问题的。但正如库恩在《科学革命的结构》中所言,一个新范式的确立不仅仅是一个事实问题,还涉及观念问题。作为行内人士,译者只能把提高重复性和效应显著性, 实现第三方可重复的超热—核产物关联测量作为首要任务。
(3)如文中所言,弗莱希曼本人喜欢用“简单硬件和复杂软件”,这样做的后果就是表述复杂化,这是其量热结果难以获得承认的原因之一。另一点是等温外套量热法对温度代表性的要求很高,就译者自己的经验而言,只有弗莱希曼和庞斯、迈尔斯、比伯里安等人用的细杜瓦瓶因为热损失小而温度代表性强,后来很多人用等温外套量热法测量大体积样品的超热,因温度代表性不足而导致超热偏大时有发生。可以说量热问题一直伴随着冷聚变的研究,笔者这些年也一直研究该问题,目标是用“复杂的硬件和简单的软件”,即尽量简化用户操作,使量热计变成傻瓜式设备,目前看来这一理想很快就可实现。
(4)本文另一个尚存疑问的地方是开放电解过程中锂盐到底会不会离开电解池,我们在实验中发现经过一整天接近沸点的电解后锂离子浓度下降了,所以本文结论还有待继续探讨。
我们这些年来一直在用塞贝克型量热计测量戴施型、弗莱希曼和庞斯型电解池这种具有温度跃变特征系统的超热,翻译本文正是为了让中文读者能对此能加深理解,期望本译文能有所助益。在翻译过程中已与作者交流过一些细节问题,经其同意修改了原英文版本中的一些文字或表述错误,虽然如此,错误肯定仍有不少,不当处敬请批评指正!
译者 于 2020-10-28
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