“永动机”永不休? 一项发明激起一场科学论战

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2005-03-07

　　去年底，某报刊登了一篇有关无偏二极管有望开辟新的能源出路的文章，引发中国科学院院士何祚庥、学术打假者方舟子以及诸多科研人员的批评，普遍认为这是又一个“改头换面”的“永动机”。2004年12月8日，本版刊登方舟子的文章《“永动机”重现江湖》后，该报有关记者多次打电话至本报编辑部，要求有一个“平等的话语权”。

　　那么，“无偏二极管”是否就是“永动机”？“永动机”是否真的存在？它到底是一项重大科研发明，抑或是“伪科学”？这场关于“无偏二极管”的论战，恰恰为公众理解科学提供了一个生动的案例。为此，本报记者进行了调查。

　　这家报纸的报道说：中国科学院生物物理研究所研究员徐业林发明的无偏二极管工作原理是：在两块金属板之间夹一层半导体，两块金属板中一块是光滑的，另一块上布满了小坑。在不需要外加电能、化学能、太阳能等能量的条件下，只要环境温度高于－273℃，该器件就能奇迹般地输出电流。同时指出，坑的直径愈小电流愈大，如果能将坑的直径缩小到现在的1％，输出的电流就有可能带动家用小型汽车。这将是一种取之不尽、完全没有污染的新型能源。并且获得了俄、英、美、中4国的发明专利。

　　虽然这篇报道中并没有使用“永动机”的字眼，何祚庥、方舟子等人还是读出了其中的意思，进而指出，永动机是不可能制造出来的，因为它违反了物理学的基础：热力学第一定律和第二定律。

　　永动机和热力学定律到底有什么关系？北京科普之窗网的青年科学家科普文库里，北京大学白欧博士的文章《永动机和热力学基本定 律》给出了解释：热力学第一定律是能量守恒和转化定律，它否认了能量的无中生有，所以不需要动力和燃料就能做功的第一类永动机就成了天方夜谭式的设想。之后，人们开始考虑热能转化为功的效率问题，有人设计这样一种机械，它可以从一个热源（比如海洋、大气层———记者注）无限地取热从而做功，即第二类永动机。

　　在一些初中物理辅导教材里，我们可以找到更简单明了的说法：第二类永动机的想法并不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律。

　　克劳修斯于1850年总结出的热力学第二定律指出：没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。次年，开尔文提出了热力学第二定律的另一种表述方式，不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其他影响。开尔文的表述更直接指出了第二类永动机的不可能性。

　　那么，徐业林的“无偏二极管”是不是第二类永动机呢？徐业林对记者说，某报对“无偏二极管”的报道没有任何不完整和曲解，“在不需要外加电能、化学能、太阳能等能量的条件下，只要环境温度高于－273℃，该器件就能奇迹般地输出电流”。中科院物理所两位研究员看完徐业林的论文和实验样品后，一致认为徐是在制造“永动机”神话，这与何祚庥、方舟子的观点不谋而合。出于负责的态度，他们留下了徐业林论文的复印件，并转交给该所一个博士生研究小组进行讨论。

　　记者专程参观了徐业林的实验室，并对他进行了访问。徐业林现年67岁，1962年毕业于兰州大学现代物理系原子核物理专业，后至中科院生物物理所工作，1994年被评为研究员。有人从中国维普全文数据库中搜索徐业林从1989年到2004年发表的论文，只有一篇，就是这次引起争论的《无偏二极管的实验与分析》（发表于《导弹与航天运载技术》杂志2000年第三期）。

　　徐称，早在上世纪80年代就开始了这项研究，曾在《潜科学》杂志发表有关论文。自1996年起，他多次将有关结果上报中央，因为他认为这一发现有重大意义。据徐说，有关部门曾将他的研究转交中科院物理所鉴定，物理所的结论是“永动机”、“没有价值”。除了曾得到生物物理所所长基金1.5万元的资助外，这项研究没有得到徐业林所在单位其他任何资金和设备资助。所有实验经费，是他“出售自己十余项小发明所得”，而实验室价值百万元的设备，是“被感动的企业家捐赠”的。

　　徐业林回忆，他一生曾有另外两大发明，但全被别人认为是“伪科学”。一是改造收音机电路，仅使用一节电池（当时通常需要4节），可节电80％，他自称这一发明后来在争议中被评为国家发明四等奖。另一个是发明了一种光学治疗仪，可以“把肿瘤照没了”。但他没能证实这种治疗仪能治疗癌症，仅做过68例临床实验。后来，有公司生产这种治疗仪用于治疗妇科病，该公司现已倒闭。

　　徐业林向记者出示了4国专利证书复印件，并称原件在中科院生物物理所科技处。当记者向科技处咨询时，该处拒绝透露任何关于徐业林和专利的信息。记者在发表此文前3周内，多次联系采访该所所长，没得到任何回复。

　　与此同时，对徐业林和永动机的批评越来越多。

　　中国科协常委、中国发明协会名誉副理事长、北京机械工业自动化研究所研究员张开逊认为，徐所说的半导体发电装置实际上是两个反向串联的金属半导体结，在没有温差的情况下，是不可能发出电的。

　　中科院物理所的研究小组部分研究生讨论后表示，不认同徐在分析无偏二极管的原理时提出的猜想、解释以及推论。徐认为是小坑中的强电场导致电子定向运动，而这不符合现有物理规律，这种定向运动即使存在，也是一次性的瞬态过程，不会持续自发存在，所以不能作为能量的来源。再有，单从没有光照，排除了光生电压的效应，也不能排除在半导体与金属的接触面上物质互扩散等各种机制所可能导致的能量转化过程（其中当然可以出现吸热的效应），所以单从吸热和输出电压就得出器件从环境吸热而发电的结论是不对的。至于“如果能将坑的直径缩小到现在的1％，输出的电流就有可能带动家用小型汽车”就更不成立，因为电流大小与坑直径大小的关系还不清楚。

　　大连医科大学中心实验室陈海波通过自己平时实验的经验指出，徐业林所测到的能量或许不是来自热，而是来自空中的各种频率的电磁波。它产生的电流虽然很小，但与徐业林的实验数据相比却不小，也是毫安量级的。

　　至于徐业林所说的“国外也有科学家对小坑电场现象进行了定量计算与实际测量，证明小坑内确实存在电场”的说法，只是他从一位国外回来的人那里听说，并没有看过有关材料，也不知道发表在什么杂志上。

　　在这场辩论中，还有一个不能忽视的问题：4国专利。徐业林认为，获得专利足以证明他的实验结果正确。方舟子则说，有专利知识的人都知道，获得专利并不等于成果就是真实可信的。美国专利局虽然有规定不批准永动机的专利，但是经常有不那么明显的永动机设计能够瞒过审核员获得专利，例如在2002年3月26日获得专利的“静止电磁发电机”（专利号6，362，718）就是个著名的例子，以致当年8月份专利局宣布要对专利审核员加强培训。徐业林在申请美国专利时，并没有声称其器件能永远输出电流，只是说它能输出电流，可能让审核员误以为是一种特殊的电池。

　　一位不愿意透露姓名的国家科研机构科技处处长指出，现在申请专利都要交钱，没有人愿意花时间和金钱揭穿某一专利的错误，所以获得专利并不是困难的事。

　　第一个在国内提倡“让公众理解科学”、其发明多次在国外获奖的张开逊先生，也经常接到各种各样的永动机设想。他说，在历史上，永动机开始并不是骗术，它源自人类对能源的渴求。古代的人们有三种渴求：长生不老、永不枯竭的能源和取之不尽的财富。出现了与之相对应的三种活动：炼长生不老药、造永动机和点石成金。这三件事情至今没有做成，很可能永远也做不成，但并不是毫无价值。古人在炼丹过程中发明了火药；炼金术使得人们逐渐明了各种物质的性质，导致了现代化学的产生；对永动机的追求，使人们发现了热力学第一定律，进而奠定了现代物理学基础。人类早期一相情愿的追求，产生了科学实践的畸形动因，导致了很多重要科学发现。

　　他说：“永动机的构想，开始主要在机械学领域，后来逐渐转移到热学领域。在人们对电磁现象还不了解的时候，又有人尝试利用电磁制造永动机，现在，又转移到生物学领域。这些研究者可能并无恶意，他们在探索，但迟早有一天，他们会意识到这个方向不正确。”张认为，徐业林所描述的“发明”是不可能的，生活在现代社会的人，不应重复永动机的错误。

　　徐业林坚持自己的想法并没有错，错的是热力学第二定律，需要修正。他对记者说，他也知道这会招来更多的批判，所以没有在论文中直接说明。

　　那么，徐业林会不会被“冤枉”了呢？科学界认定一项科研成果的一般程序和原则是什么呢？何祚庥院士回答说：“首先，必须在正规的学术刊物发表，《潜科学》不是科学界承认的正规杂志。其次，实验可以被别人重复，科学界有认同的声音。” [中国青年报]

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