向气泡要能源 永泰能源

　　如果有人告诉你，一个烧杯里正在翻腾的气泡内部温度已经超过10000万摄氏度，你会不会认定对方的神经方面一定出了什么问题?但是，目前美国一些科学家却极为看好这些小气泡，还联合多所著名学府成立了一个研究集团，来开发这些小气泡，以替代石油、天然气、煤炭和核能等能源。
　　
　　探索从此起步
　　
　　其实，早在1917年，著名的英国物理学家瑞利勋爵对皇家海军舰艇老化过快的异常现象进行研究时，就发现战舰的螺旋浆在水中搅动产生大量气泡，对船体和推进器形成强烈腐蚀。身为流体和气体力学方面的专家，瑞利勋爵很快就找到了症结所在：螺旋桨转动产生的声波在水中传递(即形成低压区与高压区)，在舰船行进的轨迹中生成大量气泡(就好比打开香槟酒瓶后瓶内气压降低产生的气泡)。
　　根据这位英国物理学家用来描述该现象演进的方程，这些微小的气泡首先向外膨胀，然后在瞬间向心爆裂。这样一来，所有的能量在极小的范围内集中释放，导致温度大幅上升。更有甚者，根据瑞利勋爵方程的解，这一温度会达到无限高。然而这却是一个不可能在实际中出现的“特例”。既然理论仿佛无法正确描述现实，解决这一疑案的任务便落到了实验物理学家身上。
　　
　　小气泡学问大
　　
　　不幸的是，最初的实验室工作反倒加深了这一谜团。1930年，科隆一所实验室的德国物理学家们发现，当人耳不能察觉的超声波(频率在20000Hz)穿过液体时，气泡随即坍塌到一个非常小的体积，内部的温度超过1000万摄氏度，在这一过程中会发出瞬间的闪光，这种现象被称为“声致发光”。
　　这一观察结果显得如此不可思议，因此在当时，许多物理学家认为这些发现者是一群江湖骗子，这种被称为“声致发光”的现象也随即被打入冷宫，蒙尘达几十年之久。
　　转机发生在1989年，当时，美国密西西比大学的两位研究人员使用频率为20000Hz的超声波，成功地在一瓶水中制造出一个单独的气泡并将它维持了些许瞬间，而且通过研究激光束照射下的气泡阴影测出了它的体积变化。
　　瑞利勋爵曾经预言了气泡的膨胀、收缩与爆裂，在密西西比大学的观察证实了这一点：气泡缓慢膨胀，但随即猛烈收缩。一个值得注意的细节是：收缩是如此迅速，以致气泡压缩产生的热量不易散发，很可能会达到非常高的温度。科学家认为，如果产生的气泡越大，那么它坍塌后的温度就越高――温度超过1000万摄氏度也极易办到，前提条件是，只能在成功地隔离出单个气泡才能发生。
　　
　　烧杯里核聚变
　　
　　从那一刻起，声致发光现象吸引了越来越多的物理学家们的注意，人人都对这个微型气泡中发生的物理化学过程产生极大的好奇。世界上其他一些研究团队继续了类似的摸索，他们把净水替换成丙酮或者硫酸，并改变超声波的频率，逐步对气泡的变化过程有了全新的、精确的认识。
　　研究发现，气泡在超声波穿过净水后出现，随后开始膨胀，半径从5微米增至50微米。此时，它突然开始以1000米，秒的速度坍塌，直至半径缩为0.5微米。这一剧烈的收缩使气泡成了一个超级“高压锅”，其内部压强可达地球大气压的10万倍!温度则更难估测但肯定像地狱一般炽热。目前，研究人员对气泡中心内部的情况还所知甚少。
　　美国伊利诺阿州立大学的研究人员通过研究气泡的发光光谱找到了第一个证据。他们依据的是一个常用的经典定律，即反映某发光物体主色调与其温度之间联系的黑体辐射定律。
　　为了完成测量，两位研究人员曾把水换成了充氩的硫酸。氩是一种惰性气体，不会形成任何化合物，而硫酸也不像水那样容易挥发，因此气泡发出的光线能更准确地反映其表面温度。测量结果：15000℃!而这还只是表面温度，气泡中心的温度肯定远远不止这么高!
　　所有的迹象显示，那里处于一种稠密的离子态，那里的原子在高温及高压的作用下，出现了部分电离。稠密的离子态正是核聚变反应堆研究人员大动干戈、想通过激光与磁场达到的目标。
　　事实上，两位美国科学家在报告中说，使用声致发光的方法，他们在烧杯里面实现了核聚变。在实验的烧杯中盛入特殊的丙酮。之所以说“特殊”，是因为丙酮分子中的氢原子全都被氘原子代替。而烧杯的另一旁则放置了中子源――科学家认为这样有助于产生更大的气泡。经过实验，科学家发现液体中的氚元素含量升高，通过观测实验产生的中子，科学家认为核聚变确实发生了，这被称为“气泡核聚变”。
　　
　　奇迹还是闹剧
　　
　　根据科学家在橡树岭国家实验室进行的研究，微型气泡的中心温度应该高达1000万摄氏度，这一温度足以引发核聚变反应。这一论断自然在学术界引起了轩然大波。有人说，“气泡核聚变”要么是奇迹，要么就是一场闹剧。
　　核聚变是较轻的原子核“聚合”成较重的原子核的核反应。太阳50亿年以来一直在进行着核聚变：两个氢原子核聚变成一个氘原子核，外加一个正电子和中子，同时释放出0.42兆电伏的能量。而反应产生的氘原子核最终会聚变成氦原子核。
　　这个过程听起来简单，实现起来却不那么容易。原子核全都带正电，只有在极高的温度、压强和密度下它们才能靠近、融合。核聚变可以作为一种能源加以利用，比如太阳能其实就是以核聚变产生的能量――那也是我们赖以生存的能量。但是要在地球上利用核聚变产生能量却不容易，核聚变要求的温度太高，目前在技术上还无法实现可控的大规模应用。一个成功的核聚变例子是氢弹，然而它的反应尚不能控制。
　　研究人员认为这一能源极有希望成为全球电力的新能源。在“气泡核聚变”过程中，燃料主要是水，建造并开发此类电站的成本将只是其他能源开发成本的一个零头。但是目前，这些“气泡核聚变”反应堆还远远不能以经济的方式生产能量。要生产能量，高温高压的持续时间就必须大大超过单个气泡的寿命。而保持这种极端条件的代价使我们离产出盈余能量的目标还差很远。要想把“气泡核聚变”搬入办公桌一角的试管中，毕竟不是朝夕之间便可办到的。
　　微型气泡中心达到如此高温，意味着气泡收缩时所有能量全都转化为热量。“充有氘的丙酮有利于这种转化。”参与这项实验的研究人员解释道，“我们获得的气泡直径只有在水中获得的气泡的1/100。可是水中的气泡在爆裂前只膨胀10倍，而我们的气泡则膨胀近10万倍，因此压缩时应该产生百亿倍于通常气泡的能量，压强会高达地球大气压的10亿倍。”
　　核聚变出现了吗?的确，在气泡消失后，研究人员发现了核聚变的产物，包括特征性的2.5兆电子伏中子。锦上添花的是，他们还发现了同量的氚，这是氢的一种放射性极强的同位素。我们知道，热核聚变反应是现在能够制造出氚的唯一真正可行方法。
　　现在，我们找到了科学家们感到兴奋的原因：因为如果真的有聚变发生的话，那就是一个新的能量来源。现今的裂变式核电是没有出路的，放射性污染威胁，全球铀矿储量根本不足以维持其长期运转，废料处理成本高昂(其实是根本无法处理)，长期的心理压力，甚至将影响当地和国家的经济发现。清洁无污染的聚变式电站才是出路。
　　
　　发展前景广阔
　　
　　争论持续至今，越来越多的物理学家开始承认微型气泡中这种“气泡核聚变”的存在。但它蕴藏的风险也渐渐显露：它会产生氚，哪怕为数不多，终归是为氢弹(主要配方就是氚和氘)的制造提供了便利。
　　不过还好，引爆氢弹所需的核裂变反应来自原子弹，这并不是人人都能拥有的。尽管如此，这还是引起了美国国防部高级研究计划局(DARPA)的担心。该机构推出了一个资助计划，希望所有支持及质疑“气泡核聚变”的研究团队都来解答这样一个问题：以简陋的设备、不到100万美元的资金获得制造氢弹所需的氚，可能吗?
　　答案将在几年后揭晓。不过在那一刻来临之前，这些小气泡仍将继续激起层层波澜。
　　另外，在开发声致发光现象的能源潜力之前，物理学家们已为它找到了其他应用领域。这些小气泡将首先服务于医学：从消除肾结石到去脂手术，再到医学成像，不乏用武之地。这些应用的根本依据就在于人体饱含液体，为超声波的传递提供了良好的条件。因此，我们便可以利用蕴涵在这些小气泡中的能量消除某些组织，比如粉碎肾结石，摧毁脂肪细胞等。目前棘手的是人体各个器官对超声波的吸收程度不一，很难把超声波聚焦到某个特定的组织区域。