轰动全球又数度乌龙,美国“室温超导”论文被《自然》撤稿
曾火爆一时的美国室温超导论文被撤回了。
当地时间11月7日,国际知名学术期刊《自然》杂志发布撤稿声明,宣布撤销发表今年3月曾在全球引发轰动的一篇“室温超导”论文。该论文是由美国罗彻斯特大学物理学家兰加·迪亚斯带领团队发表的研究成果,称他们已经创造出一种可以在室温条件下实现超导性能的全新材料。
当时,这项结论在科学界引发轩然大波,相继有质疑者和模仿者力争复现这一实验结果。例如,在三个中国团队的重复验证中,“室温超导”都没有得到证实。其中,南京大学闻海虎教授此前接受红星新闻采访时表示,其团队在重复验证迪亚斯团队的实验时,觉得文章中提及的样品制备条件显得不合理。目前,对于“室温超导材料”科学界尚无定论。
此次撤稿事件的主角是美国罗切斯特大学副教授迪亚斯。《自然》杂志指出,这已是迪亚斯被第三次高调撤回论文。《自然》杂志去年撤回了他的另一篇超导论文,《物理评论快报》今年8月也撤回了一篇。
罗切斯特大学表示,已开始对迪亚斯的研究过程开展调查,此外,还有一些研究人员指控他的博士论文部分剽窃。迪亚斯对前两次撤稿表示反对,对最近的撤稿没有回应。
论文通讯作者声称撤稿是“有人操纵”
11月8日,迪亚斯教授对记者表示,这篇论文被撤稿是“有人操纵”的结果:他向记者出示了三封邮件的截图,证明要求撤稿的多位合作者直到最近还对论文结果“信心十足”。当被问到这几位论文合作者为何会推翻自己当初的结论时,迪亚斯认为这和校方布局想要无偿解雇他有关。
记者注意到,此番撤稿对迪亚斯并非首次,去年他的另一篇关于“室温超导”的论文因涉嫌篡改实验数据,已经被《自然》杂志撤稿。今年4月,又有人指控其博士论文涉嫌严重抄袭。
《自然》杂志官网显示,迪亚斯是这篇轰动性论文的通讯作者,此外本文还有10名合作者,其中排在首位的第一作者是迪亚斯的学生内森·德桑布洛克。撤稿声明显示,这10名合作者中有8人(包括第一作者在内)共同发起了撤稿申请,他们认为论文没有“精确地反映他们当初做的实验工作”,文中所指新型材料的属性、实验流程的设计和数据反馈处理过程都没有达到理想的标准,因此“削弱了论文发表的权威性”。撤稿声明还称,迪亚斯和其余2名合作者没有表达自己的立场。“这一切都是有人在操纵。”当被问及此事时,迪亚斯表示。
迪亚斯已被《自然》两次撤稿
迪亚斯团队的这篇论文今年年初曾引起轩然大波。今年7月韩国一个科学家团队也表示他们发现了全球首个室温常压超导材料。该团队称:“所有证据都可以证明,LK-99是世界首个室温常压超导体。LK-99的诞生意味着室温超导领域的重大突破,开启了一个全新的历史时代。”此外在美国等地,多个科学家团队用实验数据对“室温超导材料”的发现提出质疑,科学界至今尚无定论。
此番撤稿对迪亚斯来说并不是头一回遇到。在2022年,迪亚斯的另一篇关于“室温超导”的论文因涉嫌篡改实验数据,已经被《自然》杂志撤稿。虽然这两次被撤稿理论上属于独立发生的事件,但迪亚斯在物理学界的口碑也受到了很大影响。
今年4月,又有人指控迪亚斯于2013年在华盛顿州立大学的博士论文涉嫌严重抄袭。此前有多家媒体报道称,迪亚斯论文中有许多段落与2007年詹姆斯·哈姆林在圣路易斯华盛顿大学所写的博士论文相同。“受害者”哈姆林与法国物理学家西蒙·金贝尔一起检查了迪亚斯的博士论文后发现,其中至少有6300个单词与其他人论文大段相同,涉及内容占比高达整个论文篇幅的21%。
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室温超导论文 曾引爆物理圈
今年3月,迪亚斯等人发表的上述室温超导论文,曾引爆了物理圈,相关话题多次冲上网络热搜。
超导体又称超导材料,指在某一温度下,电阻为零的导体,拥有零电阻的、完全抗磁性等特征。
早期,超导体被广泛使用在强磁体、超导量子计算机、高灵敏探测器等诸多重要领域。如今,在储能、磁悬浮列车、电力输送、核磁共振等领域,表现出了广阔的市场应用前景。
迪亚斯等人在论文中称,他们的团队创造出能在室温条件下实现超导的超导体。该超导体由氢、氮和镥(Lu-N-H)三种金属元素材料混合。在放置在“金刚石压砧”装置中并加压后,在约21°C温度下及1万个标准大气压的压力下进入超导状态,电流不再具有阻力。
如果室温超导研究成果属实,人类将有望实现基本不发热无阻碍的电力设备,并让超导材料在生产生活中得到大规模应用。这将极大改变输电模式,改变人类现实生活。
室温即可实现的超导——无损输电,这条爆炸性消息,在困扰于缺乏新的经济增长点,热切渴望着科技新进展的世界各国引发了一连串的反应,甚至远在中国的A股,在迪亚斯宣布结果的第二日,超导概念板块也发生了集体大涨。一时间,对于这种新型超导材料的讨论,远远超出了科学界。
研究公布引发质疑 中国科学家曾证伪
该论文和研究成果公布后,遭受诸多质疑。
中国科学院物理研究所研究员罗会仟当时在接受媒体采访时表示,基于目前的高压合成测量技术,样品产量非常低,且常压下不一定稳定,室温超导不可能有大规模的应用。如果未来不需要高压即可合成超导材料,即使温度没有真正到室温,在接近室温情况下,用途也将非常广。
迪亚斯研究成果公布几天后,南京大学超导物理和材料研究中心主任闻海虎机器研究团队复刻了实验,并推翻了迪亚斯的室温超导结论。5月,闻海虎及其团队的论文发表在《自然》杂志上。
据《自然》杂志新闻报道,美国摩约翰斯·霍普金斯大学的实验物理学家彼得·阿米蒂奇表示,几乎他认识的每一位严肃的凝聚态物理学家,都看到了这项工作存在严重问题。
此次迪亚斯的论文被撤回,也引发业内对《自然》杂志编辑评审过程的质疑。
今年超导领域 已多次“打脸”
今年以来,超导领域已发生多次“打脸”事件。
7月22日,韩国量子能源研究中心公司相关研究团队通过两篇论文及视频方式,宣布在常压条件下,一种改性的铅磷灰石(LK-99,以Lee和Kim的首字母命名)能够在400K(127)以下表现为超导体。
如果该成果被验证为真,这一材料不仅实现了常压条件,还将临界温度提升至400K(127)。
据韩联社7月28日报道,韩国团队发布的上述论文为高丽大学研究教授权英完未经其他作者许可擅自发布,目前团队已经提出了下架请求。
8月初,韩国超导低温学会验证委员会公开表明,LK-99在相关的视频和论文中展现出的抗磁性表现,与超导体的特征——迈斯纳效应有不同之处,不能被证明为室温超导体。
追问
全球爆火又数度乌龙,
室温超导为何会成为现象级科学热点?
今年以来,“室温超导”频繁登上热搜,从一个专业科学话题变为全民关注的公众话题,甚至引发了资本市场的兴奋。作为2023年现象级科学热点,室温超导的“剧情”也确实精彩,其数度爆出震动全球的大新闻,但又数次被证明竟是乌龙闹剧。
室温超导为何能够引发如此大的公众关注度?它真的将会改变人类历史进程的技术?中国超导技术的发展情况如何?
电影《阿凡达》中的超导体。网络图片
什么是超导?它有多重要?
中国科学院物理研究所研究员罗会仟教授介绍,当年第一部3D电影《阿凡达》,有个非常著名的场景:就是在外星球,不是地球上,它的山不是长在地上,它是浮在天上的。
为什么会这样呢?有一个很神奇的小矿石,是星球上的室温超导材料,在山里面含有大量的室温超导材料。那么在这个星球的磁场下面,它就可以悬浮到天上去,一座大山这么大,特别的科幻。
如果将来能够实现我们的超导大规模应用的话,世界会很不一样,比如说各位的家具可能都是悬浮的。汽车是没有轮子的,去另外一个城市坐非常高速的高铁。城市没有电线,都在下面的电网。悬浮城市也成为可能,房价也不贵了。
诺贝尔奖,是衡量科学创新的标杆之一。诺贝尔物理学奖获得者共220人左右,其中有10个人是因为超导获得诺贝尔奖的。
人类研究超导已超过百年
超导是指在一定温度条件下,材料呈现出电阻为零且完全抗磁的状态,处于超导状态的材料被称为超导体。超导现象最初是在1911年由荷兰物理学家在金属汞中发现的,之后人类不断探索各种超导材料和超导技术,使超导更具实用性,在不懈努力下逐渐走向大规模应用。
“超导已经在能源、信息、健康等多个领域为人类服务,比如高温超导电缆能耗低容量大,是传统电缆的十倍,且对环境影响小;超导体可以让核磁共振的成像效果更精准;高温超导滤波器能够有效扩大带宽,提升网络传输的速度和质量。”中国科学院院士、原超导体国家重点实验室主任赵忠贤在2023腾讯科学WE大会上表示。
作为我国高温超导研究奠基人之一,赵忠贤团队独立发现液氮温区氧化物超导体和发现临界温度可达55K的系列铁基超导体等科学突破,不仅改变了我国在超导研究领域的落后状况,也促进了全球高临界温度超导体的研究。
“未来,持续提高超导体临界温度、探索更适于应用的超导体材料和新工艺,将会对人类生产生活带来深刻变革。”赵忠贤说。
“当各种电器用上超导体之后就会尽可能降低发热,实现低功耗、高能源利用率,电力稳定性也有保障;电力在传输中不会再有损失,人类或许可以不用过度焦虑能源和环境问题;超导磁悬浮列车可以无接触地挂在轨道下面,超导汽车或许不需要轮子,也许未来的宇宙飞船能拥有续航超强的超导可控核聚变发动机……”中国科学院物理研究所超导国家重点实验室研究员罗会仟在接受记者采访时,如是解释超导技术为何会被全球科学家所追求,甚至被人类所梦想。
应该说,自超导现象被发现以来,实现找到更多可服务人类的超导体就是一个长期梦想。但这个梦想看起来,还比较遥远。
“虽然超导研究已有112年的历史,但人类迄今还没有完全理解各类超导体的微观机理。在超导体研究过程中,理论的研究时常落后于材料的发现。不用说室温超导,如果我们彻底理解了高温超导的微观机理,就已经是一个能获得诺贝尔奖的成就。因为一旦这个理论得以建立的话,都有可能突破我们现有的凝聚态物理学框架。可这个目标非常困难,因为每个人的理解都不一样。”罗会仟说。
罗会仟也曾在自己所著的科普书《超导“小时代”》中写道:“据说,一万个理论物理学家,就有一万套高温超导理论,哪怕数据其实只有一份。”
超导量子计算机。网络图片
室温超导有多火?为何一直被梦想?
室温超导有多火?以B站为例,站内有上万名科研工作者对室温超导领域进行科普分享,全年相关视频互动数达1185万。实际上,历经百年的超导,今年突然引起了公众的广泛关注,更多是来自于两则轰动全球的爆炸性新闻。
今年3月,美国罗切斯特大学物理学家兰加・迪亚斯(Ranga Dias)及其团队宣称,创造出了能够在室温条件下实现超导的新材料。这一消息瞬间震惊全球。
今年7月,韩国量子能源研究中心公司及相关团队宣称,成功合成了常压室温超导材料LK-99。但与迪亚斯的“高压室温超导”不同,韩国宣布LK-99的环境条件是“室温常压”,这更加惊人。
这两则新闻,直接将室温超导这个过去并不被大众熟知的科学话题,演变为全民热议的公众话题,甚至点燃资本市场,券商机构纷纷开始梳理超导概念股和发布行业研究报告。但有趣的是物理学界反而不像大众那么激动,甚至有网友评论:“除了搞物理的,其他人都兴奋得不行。”
“首先强调一点,这两次所谓的技术突破都是假的。”罗会仟说。据他介绍,室温超导,即在室温条件下实现的超导现象。但室温在物理学中有明确的温度要求,即温度为300K(开氏度),大概相当于摄氏27℃左右。
“室温超导体即在温度为300K,能同时出现绝对零电阻和完全抗磁性的材料。但目前为止,还没有任何一个研究团队能够做出来常压室温超导体,哪怕高压的室温超导体也没有做出来。”罗会仟说。
而且,就算是有人真的找到了室温超导材料,是否马上就会掀起新一轮的科技革命?人类的历史进程立刻就会被改写吗?罗会仟认为,答案都是否定的。
“科学史上几乎没有这种事情,牛顿发现万有引力也不是马上就改变了世界。即使人类真的找到了能够实现室温超导的新材料,也未必能够好用,更不要说大规模应用还有成本问题。一个新材料从出现到大规模使用,是非常遥远的。大家不用太激动,目前的进展离革命性技术还很遥远。”罗会仟说。
但罗会仟也强调,我们应该对室温超导保持一个谨慎的乐观态度,即使这个新材料不好用也不是没有意义,新超导材料可能会如雨后春笋,超导微观机理的研究也可能不断突破。
中国超导已走到世界前列 AI正在成为重要助力
“中国在超导基础研究方面已经走在世界前列。”赵忠贤说。
罗会仟也表示,中国物理学家在超导领域,特别是超导的基础研究方面非常出色。上世纪80年代,中国科学家们就实现了超导领域的重要突破。2008年,赵忠贤院士带领团队将铁基超导体的临界温度提高到了55K,推动中国高温超导研究走在了世界最前沿,而且一直保持到现在。
面向未来,罗会仟保持了一个科学家的谨慎乐观。他透露,通过利用AI大模型、超级计算机、材料基因组等新技术,超导的研究正在被大大助力和加速。
寻找超导材料的难度堪比大海捞针,因此有人调侃寻找室温超导体就像“炼丹”。罗会仟表示,在寻找各种各样新的超导材料过程中,确实有些像“炒菜”,过去只能是结合科学家的经验,把各种元素混在一起,然后在各种情况下测试其是否超导,所以效率非常低。
“但现在,我们借助超级计算机建立起庞大的数据库,并利用AI进行数字模拟测试,这样大大提高了实验效率。而且不同科学家所做的实验,可以都进入一个数据库,这样就能慢慢训练出一套可靠的预测系统。通过计算或实验测量一个新材料的基本性能参数之后,就能更加高效地判断这款材料在室温超导上的潜力。”罗会仟说。
无论是否真的有所突破,罗会仟认为一波又一波的室温超导热并非坏事。“毕竟在这个过程中,公众可以产生对基础科研的关注和热情,这是非常重要的。”他说。
整合:黄亚岚
来源:界面新闻、红星新闻、人民日报中国经济周刊、经济网、科普中国、第一财经
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