室溫超導(dǎo)：是科學(xué)奇跡，還是驚天騙局？

穆牧

超導(dǎo)材料具有零電阻、完全抗磁性、磁通量量子化等特點(diǎn)，在能源、醫(yī)療、通訊、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。目前，超導(dǎo)體需要使用大量液氦或液氮來冷卻到零下200多度，大大限制了其應(yīng)用。一旦室溫超導(dǎo)成功實(shí)現(xiàn)，整個(gè)世界將發(fā)生翻天覆地的變化。

在經(jīng)歷了幾個(gè)星期的熱鬧后，蘭加·迪亞斯周圍終于重歸靜寂。那段時(shí)間，他一直備受矚目，像個(gè)大明星。他在拉斯維加斯辦講座，正式開始前半小時(shí)，臺(tái)下就已座無虛席。據(jù)一位親歷者回憶，舉辦講座的會(huì)議中心212報(bào)告廳很快人滿為患，以至于安保人員不得不將晚到的人拒之門外。據(jù)說，美國羅徹斯特大學(xué)的物理教授迪亞斯將宣布一個(gè)激動(dòng)人心的新發(fā)現(xiàn)。

時(shí)間回到2023年3月，世界上最大規(guī)模的物理學(xué)會(huì)議——美國物理學(xué)年會(huì)開幕，成千上萬名科學(xué)家遠(yuǎn)道而來，在會(huì)上展示自己最新的研究成果，其中包括量子網(wǎng)絡(luò)、分子模擬、超快速光譜學(xué)等。參會(huì)物理學(xué)家作的主題報(bào)告往往簡短而高深莫測，以至于如果研究的細(xì)分領(lǐng)域不同，就連專業(yè)人士也很難理解。

然而，在迪亞斯這里，又是另一番景象?！拔視?huì)介紹我們團(tuán)隊(duì)關(guān)于室溫超導(dǎo)體的最新論文?！彼騾?huì)的公眾宣布了這個(gè)驚人的新聞，并且列舉了傳說中神奇超導(dǎo)體的原材料：氫、氮和金屬镥。他的報(bào)告視頻在網(wǎng)絡(luò)上流傳，視頻中，這位物理學(xué)家一邊講解幻燈片，一邊相當(dāng)隨意地拿著麥克風(fēng)。按一下，是一些關(guān)于電阻變化的彩色曲線圖，再按一下，是熱容量變化的曲線圖，下一張，下一張，再下一張?！案兄x大家對(duì)我的支持?！钡蟻喫棺詈笳f。

這次報(bào)告最終演變成了物理學(xué)界近代史中對(duì)學(xué)術(shù)騙局最激烈的指控。《自然》雜志隨后發(fā)表聲明：“對(duì)蘭加·迪亞斯的一篇關(guān)于氫化镥制超導(dǎo)體的專業(yè)論文進(jìn)行撤稿?！币?yàn)檫@篇文章中使用的測量數(shù)據(jù)遭到了科學(xué)界的嚴(yán)重質(zhì)疑——這些數(shù)據(jù)也曾由迪亞斯的前同事發(fā)表。

將自己視為室溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)者的迪亞斯原本有可能因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，現(xiàn)在卻被當(dāng)作一個(gè)騙子。問題是，事情是如何發(fā)展到如此離譜的地步，物理學(xué)對(duì)于室溫超導(dǎo)材料的探索和夢想又是否該就此止步呢？

| 神奇超導(dǎo)材料真的存在嗎？|

沒有一種材料像室溫超導(dǎo)體這樣充滿了傳奇色彩，被人如此寄予厚望。一般的導(dǎo)體都有電阻，當(dāng)電流通過時(shí)，電能會(huì)產(chǎn)生部分損耗——電線越長，損耗就越大。超導(dǎo)體則可以運(yùn)輸電流而不產(chǎn)生電能損耗。確實(shí)存在這樣的超導(dǎo)材料，但在迄今為止的研究中，它們都需要借助液氦或液氮進(jìn)行冷卻。制造這些超導(dǎo)材料費(fèi)時(shí)費(fèi)力、耗資頗巨，所以它們的應(yīng)用范圍相當(dāng)有限，只在特定領(lǐng)域使用，例如粒子加速器或磁共振成像中。

但另一方面，室溫超導(dǎo)體將會(huì)讓世界發(fā)生天翻地覆的變化。就拿不起眼的電線來說吧：室溫超導(dǎo)電線可以鋪設(shè)在地下，成本比傳統(tǒng)的鋁電線或銅電線要低得多，效率卻高得多。如果將整個(gè)德國電網(wǎng)全部換成室溫超導(dǎo)材料，預(yù)計(jì)可以一次性關(guān)停四個(gè)大型火力發(fā)電機(jī)組。

就連專業(yè)人士也為室溫超導(dǎo)材料可能實(shí)現(xiàn)的前景著迷，因?yàn)槔檬覝爻瑢?dǎo)可以形成超強(qiáng)磁鐵。超導(dǎo)材料使得節(jié)電的超導(dǎo)磁懸浮軌道成為可能，甚至建設(shè)對(duì)環(huán)境零污染的核電站也不再只是癡人說夢。超導(dǎo)材料最具吸引力的地方在于，它可以令今天的科學(xué)家們連想都不敢想的先進(jìn)科技成為現(xiàn)實(shí)。就像發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體之前，也沒人能預(yù)見這一發(fā)明會(huì)讓計(jì)算機(jī)問世，并最終帶來智能手機(jī)等設(shè)備。

此前，已經(jīng)有數(shù)位研究人員宣稱，他們?cè)跓岢瑢?dǎo)方面實(shí)現(xiàn)了突破，但直到2023年夏天，一位韓國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的名為LK–99的材料才登上了新聞?lì)^條。一張照片在網(wǎng)絡(luò)上被多次分享，照片上是一小塊懸浮在磁場中的材料，但這種鉛礦石不久就被證實(shí)并非是人們期盼已久的室溫超導(dǎo)材料。

許多專業(yè)人士從一開始就對(duì)LK–99持懷疑態(tài)度，因?yàn)轫n國的研究者們未經(jīng)科學(xué)驗(yàn)證就將關(guān)于LK–99的論文發(fā)表到了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。與之相反，物理學(xué)家迪亞斯通過最權(quán)威的專業(yè)雜志《自然》發(fā)布了他所謂“轟動(dòng)的發(fā)現(xiàn)”，而且不止一次，是兩次。

迪亞斯的例子不僅表現(xiàn)了一個(gè)研究人員的野心，同時(shí)也說明了堅(jiān)持科學(xué)的態(tài)度有多么困難。研究者們常常過于依賴同業(yè)評(píng)審來評(píng)判研究成果，在發(fā)表論文之前，必須將論文發(fā)給同領(lǐng)域的專業(yè)研究人員，由他們來判斷論文中是否存在前后矛盾、不夠嚴(yán)謹(jǐn)之處——如果存在實(shí)質(zhì)性懷疑，他們就應(yīng)當(dāng)反對(duì)發(fā)表。但是，面對(duì)一個(gè)可能引起轟動(dòng)的偉大發(fā)現(xiàn)，科學(xué)的金科玉律也失效了。

迪亞斯在拉斯維加斯演講時(shí)，彼得·阿米塔吉就已經(jīng)收到了同事們的消息，提醒他仔細(xì)看看這所謂的轟動(dòng)性發(fā)現(xiàn)。阿米塔吉是美國巴爾的摩市約翰霍普金斯大學(xué)的物理學(xué)家，也是研究超導(dǎo)現(xiàn)象的專家。他注意到，迪亞斯和他的同伴演講時(shí)寧愿熱情洋溢地長篇描述超導(dǎo)磁懸浮列車，也不愿意樸實(shí)無華地講講他們的測量數(shù)據(jù)，反而試圖用發(fā)律師函的方式嚇退批評(píng)者。

剛得知《自然》雜志會(huì)從網(wǎng)站上撤掉迪亞斯論文的消息，阿米塔吉就趕緊瀏覽了迪亞斯排版緊湊的十頁論文和他的測量數(shù)據(jù)曲線圖。他的目光停在了第15張圖表上，該圖描述的是這種神奇材料的電阻變化。當(dāng)攝氏溫度達(dá)到某個(gè)值以下時(shí)，材料的電阻急劇下降，并最終抵達(dá)0歐姆，即超導(dǎo)狀態(tài)。阿米塔吉在圖注中讀到，測量時(shí)有個(gè)背景信號(hào)被去除了。他認(rèn)為這一點(diǎn)比較可疑，因?yàn)檫@種處理方式并不常見。他說：“如果直接去除一個(gè)數(shù)值，那每種材料都可能馬上變成零電阻。”

阿米塔吉開始了他的調(diào)查。他下載了迪亞斯的原始數(shù)據(jù)，并把它們導(dǎo)入一個(gè)電腦程序，一步步按照迪亞斯論文中的指導(dǎo)進(jìn)行操作，但他說不管如何嘗試，都無法得出與迪亞斯相同的測量曲線。他向同行保證，在操作過程中沒有犯任何錯(cuò)誤。隨后，他在一個(gè)專業(yè)論壇上發(fā)表了對(duì)迪亞斯論文的批評(píng)。

還有一些專業(yè)人士求助于超級(jí)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家則嘗試在他們的實(shí)驗(yàn)室里探究這種神奇材料的奧秘，然而卻徒勞無功。于是，更多負(fù)面的聲音出現(xiàn)了。一個(gè)研究小組寫道：“超導(dǎo)材料顯然并未面世。”另一個(gè)研究小組則認(rèn)為，迪亞斯的溫度測試“無論如何都說不通”。

科學(xué)的進(jìn)步往往出現(xiàn)在某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的邊緣地帶。進(jìn)步往往意味著與大多數(shù)人的意見相左。被激烈地批評(píng)，卻最終被證實(shí)是正確的，這就是進(jìn)步。因此，在有人對(duì)一篇專業(yè)論文提出質(zhì)疑時(shí)，最有效的應(yīng)對(duì)方式是先讓作者進(jìn)行回應(yīng)。2023年5月，《自然》雜志的編輯部收到關(guān)于迪亞斯論文的質(zhì)疑時(shí)，第一時(shí)間便給他寄去了一份疑問匯編。但迪亞斯并未回復(fù)同行的疑問?；蛟S他認(rèn)為，無需回復(fù)就能渡過難關(guān)？又或者他覺得在實(shí)驗(yàn)室里就能生產(chǎn)出這種神奇的材料？

我們對(duì)迪亞斯這個(gè)人所知不多，只知道他在斯里蘭卡長大，也是在那兒完成了大學(xué)物理專業(yè)的學(xué)業(yè)。他曾在一次采訪中談到自身經(jīng)歷，說自己從來就不是個(gè)好學(xué)生，“經(jīng)常翹課，到考試之前才臨時(shí)抱佛腳抄抄朋友們的筆記。”

但迪亞斯顯然并不缺乏自信。2023年春天，迪亞斯的測量結(jié)果遭到了越來越多的質(zhì)疑，他不但不為所動(dòng)，還為自己所在的大學(xué)發(fā)了一個(gè)視頻宣傳片，在視頻中聲稱自己目前取得的研究成果只是“邁向未來更多發(fā)現(xiàn)的第一步”。作為系主任的迪亞斯對(duì)自己的研究成果引以為傲，因?yàn)槿藗儚奈聪瘳F(xiàn)在這樣離室溫超導(dǎo)的“圣杯”只有“一步之遙”。

| 室溫超導(dǎo)體的探索之路 |

早在100多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了極端低溫條件下的超導(dǎo)材料。1911年，荷蘭科學(xué)家卡末林·昂內(nèi)斯測試了一個(gè)裝有水銀的玻璃毛細(xì)管中的電流。當(dāng)他用液氦冷卻水銀時(shí)，水銀的電阻陡然降到了一個(gè)儀器測量不出的值。人們后來又在其他金屬和合金上發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。

為了解釋超導(dǎo)原理，三位物理學(xué)家在上世紀(jì)50年代末提出了一個(gè)開創(chuàng)性的理論，即當(dāng)溫度低于所謂的“超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度”時(shí)，超導(dǎo)體中的電子會(huì)兩兩結(jié)對(duì)，此時(shí)電子的運(yùn)動(dòng)情況與普通導(dǎo)體中單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)情況不同，不再受到阻力的制約，可以在超導(dǎo)體中自由運(yùn)動(dòng)?？梢园央娮涌醋髟谌诵械郎献呗返男腥?，如果遇到路上的坑洼，一個(gè)人容易被絆住跌倒，但如果兩個(gè)人手挽著手，就可以互相攙扶、互相幫助。

雖然這一理論并不能準(zhǔn)確地描述所有超導(dǎo)材料，但它還是能夠精準(zhǔn)預(yù)測很多超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。根據(jù)這一理論，人們得出了一個(gè)令人激動(dòng)的預(yù)言：恰好是那些含有宇宙中最常見元素——?dú)湓氐暮辖鹂梢栽谙鄬?duì)高溫時(shí)變?yōu)槌瑢?dǎo)體，甚至有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。也正是這個(gè)預(yù)言給了迪亞斯和其他許多物理學(xué)家探索研究的動(dòng)力。但預(yù)言成真還需要解決一個(gè)問題：氫實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)是有前提條件的，需要極端高壓。

德國馬普學(xué)會(huì)的科學(xué)家米哈伊爾·埃雷梅茨是迪亞斯最著名的反對(duì)者之一，他同樣熱衷于室溫超導(dǎo)體的研究。74歲高齡的他本來早就可以退休了，但他仍希望繼續(xù)從事研究工作，直到完成發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的使命。他辦公室的門梁上方安裝著一根橫杠，這是他定期做引體向上的工具，也是他老當(dāng)益壯的佐證。

埃雷梅茨有一個(gè)裝有針頭大小極細(xì)碎鉆的小匣子，這些鉆石決定著他實(shí)驗(yàn)的成敗。他用了很多時(shí)間來打磨和拋光這些鉆石。為了發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體，他將極微小的樣品放入一對(duì)金剛石對(duì)頂砧里，再將對(duì)頂砧放進(jìn)一個(gè)圓柱體，旋緊四個(gè)六角螺絲，這樣他就能在圓柱體壓砧裝置中創(chuàng)造出極端高壓。埃雷梅茨解釋說，“比地球內(nèi)部的壓強(qiáng)還要高。”

2014年，埃雷梅茨開始用氫和硫進(jìn)行室溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。他常常在夜里準(zhǔn)備試樣，因?yàn)榱驎?huì)散發(fā)出類似臭雞蛋的難聞氣味。他有時(shí)先把樣品放進(jìn)金剛石中壓砧，再用低溫冷卻；有時(shí)又反過來，先壓砧，再冷卻。最終他的壓砧裝置取得了成功：零下70攝氏度時(shí)，樣品的電阻降到了0。

| 撤稿事件始末 |

三年前，埃雷梅茨在《自然》雜志上讀到了迪亞斯的一篇文章，文章稱存在由硫化氫和碳組成的室溫超導(dǎo)體。他說，他很高興有人能在自己的研究基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)新成果。于是，他給迪亞斯打電話表示祝賀?！拔以敢獗M我所能幫助你?！彼?dāng)時(shí)這么說。

但是，據(jù)埃雷梅茨講，迪亞斯拒絕任何形式的幫助。他既沒有給埃雷梅茨寄來樣品，也沒有透露他所謂“神奇室溫超導(dǎo)材料”的成分。在他已發(fā)表的論文里也缺乏精準(zhǔn)的描述：比如樣品需要被分割成怎樣的大??？需要用綠色激光對(duì)樣品照射多長時(shí)間？用哪種能源供能？埃雷梅茨與他的研究小組花了好幾個(gè)月時(shí)間，希望重現(xiàn)迪亞斯的測量結(jié)果，但最終還是放棄了。

埃雷梅茨一直在遠(yuǎn)處默默觀察，看其他研究者會(huì)怎樣發(fā)現(xiàn)迪亞斯測量數(shù)據(jù)中的荒謬之處，他也看到有人指責(zé)迪亞斯的博士論文存在抄襲。最終《自然》雜志蓋棺定論，不顧作者反對(duì)，對(duì)文章撤稿。那時(shí)還沒人知道，迪亞斯的另一篇手稿正在等待評(píng)審——?dú)v史將再次重演。

為什么評(píng)審專家在迪亞斯第二次聲稱取得重大突破，即發(fā)現(xiàn)氫化镥為室溫超導(dǎo)材料時(shí)，沒能像第一次那樣嚴(yán)格呢？這已經(jīng)成為了一個(gè)不解之謎?！蹲匀弧冯s志對(duì)他們的評(píng)審專家名單保密，這樣就沒有任何同行能向?qū)＜覀兪┘訅毫α?。一位匿名科學(xué)家猜測，迪亞斯向《自然》雜志提交了一份與他交好的專業(yè)人士名單作為建議評(píng)審人選。對(duì)此，《自然》雜志的回復(fù)是，所有評(píng)審員均由該刊自主選擇。據(jù)說評(píng)審專家提出了一系列的問題，其中“大部分都在后來的二次審查中得到了解答”。而且，“同業(yè)評(píng)審”并不能判斷論文是否“足夠清晰準(zhǔn)確地反映了實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)過程”。

但我們知道的是，在迪亞斯發(fā)表第二篇論文后的幾個(gè)月里，他的“自己人”也逐漸疏遠(yuǎn)了他。后來，該論文十位共同作者中的八位向《自然》雜志提交了聯(lián)名信，表示早在論文撰寫過程中，他們就已經(jīng)向迪亞斯提出“論文手稿中存在明顯具有誤導(dǎo)性或不準(zhǔn)確的描述”。聯(lián)名信的內(nèi)容后被《華爾街日?qǐng)?bào)》引用。迪亞斯對(duì)聯(lián)名信的問題也未予回復(fù)，但他聲稱：“我從未參與偽造、操控或虛假描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！?/p>

最遲到聯(lián)名信發(fā)布以后，大家就知道迪亞斯的論文很快就會(huì)被撤了?！蹲匀弧冯s志的一位主編在撤回迪亞斯的第二篇論文后表示，“目前的情況令人沮喪?！逼渌藙t把這次撤稿事件視為這本權(quán)威科學(xué)雜志的恥辱。

| 室溫超導(dǎo)之夢未來能否成真？|

物理學(xué)不像數(shù)學(xué)，一個(gè)物理學(xué)論斷永遠(yuǎn)無法得到最終證明，人們只能不斷嘗試推翻前人的論斷，只有經(jīng)得起這種永恒考驗(yàn)的理論才能成為被證實(shí)的知識(shí)。理論物理學(xué)家莉莉婭·柏瑞表示，所以，迪亞斯的事例也給一些人上了意義非凡的一課，那就是，在科學(xué)界的共同努力下，嘗試造假有多容易原形畢露。她同時(shí)強(qiáng)調(diào)，迪亞斯給以氫元素為基礎(chǔ)的超導(dǎo)體研究領(lǐng)域造成了巨大的損失，“這一案例令人對(duì)整個(gè)研究領(lǐng)域的可信度都產(chǎn)生了懷疑。”

但埃雷梅茨的信心并未被動(dòng)搖：他最重要的研究成果已經(jīng)在其他多個(gè)實(shí)驗(yàn)室得到了證實(shí)。他說自己目前正在嘗試兩種全新的材料，希望很快就能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)——發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料。他同樣相信，總有一天，不需要超高壓環(huán)境也能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，這也是將超導(dǎo)材料廣泛應(yīng)用于電纜或磁力領(lǐng)域的前提?！澳催@些鉆石，”他說，“以前只有在高壓條件下才能合成人工鉆石，現(xiàn)在我們通過氣相沉積法就可以把鉆石‘蒸出來了?！?/p>

迪亞斯并沒有放棄，而是繼續(xù)在社交平臺(tái)上發(fā)布自己的實(shí)驗(yàn)視頻，聲稱這些視頻能夠證明室溫超導(dǎo)的真實(shí)性。但關(guān)于他發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的文章已經(jīng)從他所在大學(xué)的官網(wǎng)上悄然消失了。當(dāng)點(diǎn)擊相應(yīng)的鏈接時(shí)，只會(huì)出現(xiàn)一行提示：“無法訪問此頁面?！?/p>

編輯：周丹丹