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当爆炸性的常温超导材料遇上社交网络时代的物理学家免费猫迈腾配件

2020-02-17

关于高温超导体的一项新闻为何引起了学术圈的狂热?这份热情又是为何正在逐渐消退?

这一度是一个爆炸性的大新闻:研究人员发现了一种超导材料可以在接近常温常压的条件下几乎没有阻抗地导电。两位印度籍物理学家于7月公布了这一发现的预印本,随即在学术圈内引发了重复实验结果的热潮。但是相互独立的研究者们在仔细分析这一结论之后,越来越觉得可疑,并且在社交媒体上面展开了激烈的讨论。

一般出现在极低温的超导现象可以用来悬浮物体,然而为了在今天实现更广泛的用途,物理学家们一直致力于找到这一现象的室温版本。

“这些研究者一般不会在单一平台讨论学术,但是在这个问题上他们聚在一起进行了热烈的讨论。”印度塔塔基础研究院的低温物理学研究者Pratap Raychaudhuri说道。他在脸书上主持了相关讨论。“我觉得在这一事件当中,科学研究的自检机制发挥了很大的作用。”

Raychaudhuri同时指出这件事情也体现了在正式发表科研工作之前先发布预印本以供公开讨论的价值。“我觉得这可能会成为一个很好的先例。”他说。

贵金属

在7月23号上传至arXiv服务器的原始预印本当中,来自印度科学理工学院(IISc)的Dev Kumar Thapa和Anshu Pandey描述了一种金银合金在-37摄氏度和常压下出现超导。

要知道目前发现的大多数超导材料只能在接近绝对零度的极低温环境下工作。最高的温度记录是2015年发现的-70摄氏度,但是那种合金只有在超高压环境下才能超导。

“这是一个很惊人的发现,所以大家都很感兴趣。”Raychaudhuri说道。一些实验室迅速开始着手重复这些结果。但是因为预印本没有提供足够的金银合金制备细节,以及两位作者拒绝共享实验样品,所以大家的进展都很缓慢。Raychaudhuri说:“大概两周以后,大家开始失去耐心。”

Thapa和Pandey告诉《自然》的新闻团队,在文章还在送审期间,他们不会对研究细节做出评论。Pandey说他们正在让一些独立专家对他们的结果进行验证,并且他们会尽快在一个合适的论坛公布这一验证结果。“如果不经过验证,”Pandey说,“那么这些合成和器件制作细节便止于推测,将会加剧人们的困惑。”

数据问题

麻省理工学院的理论物理教授Brian Skinner在这一预印本发布之后就迅速开始研究,并且在一条被广泛分享的Twitter条目当中按照时间顺序公布了自己的发现。

虽然超导并不是他的专长,但是上述论文引发的关注还是点燃了他的好奇心。他注意到很奇怪的一点是,在这一预印本当中一幅图的数据点曲线在高温的时候没有随机背景噪声,但是随着温度降低材料进入超导态之后,噪声反而变多了。“一般来说,数据在两个温度区间都是平滑的,或者都是粗糙的。”Skinner说。

把图片放大之后,他发现了更加奇怪的现象:这个图片包括好几组在稍有不同的条件下的数据,但是不同组数据的背景噪声似乎有相同的模式。这是不科学的,因为噪声本质上就是随机的。

他迫不及待地和同在MIT的超导物理理论专家讨论了这些发现。“我走进他的办公室,然后赶紧把门关上。”结果是这位同事同意他的观点,在接下来的几天内,Skinner与包括实验物理学家在内的许多研究者交换了意见。

然而,根据Skinner的说法,只看噪声的模式复现并不能说明这些数据就是错误或者故意伪造的,但是他依然希望更多的研究者能了解他的顾虑。所以在8月8号,Skinner提交了一份两页长的回复到arxiv预印本网站。

这篇他在Twitter上面提到的文章获得了极为广泛的关注,被分享了超过3600次,而且引发了无数的线上讨论。突如其来的关注让他手足无措,“真是没想到我有一天也会成为‘网红’。”他说。

另一个幺蛾子

另一个由MIT核科学与工程系实验学家李明达领导的科研组也尝试重复预印本当中的结果。在看到了Skineer的网文之后,李明达开始感到担心。“多组实验中的涨落确实不应该那么类似。”他说道。

他开了一次组会,然后决定停止重复实验的尝试。塔塔基础研究院的另一位物理学家Pushan Ayyub表示,他的实验组还没有完全放弃重复实验,但是现在也“没有以前那种热情了”。

同时,Raychaudhuri和其他人开始在脸书上讨论。在他的主页上,Raychaudhuri给出了一个Skinner发现的复现噪声模式的可能解释,但是他也指出为了能够还原真相,两位原作者需要公开他们的实验数据。“为了营造一个健康的科研交流环境,Thapa和Pandey很有必要公开他们的数据和实验样品。”他写道。

用Raychaudhuri的话说,这个故事还突然出现了一个“达芬奇密码”式的转折,他曾经收到一封看似来自一位杰出的印度物理学家的邮件,这封邮件的内容是劝他不要再批评Thapa和Pandey的工作。Raychaudhuri之后意识到这封邮件实际上来自一个匿名的狡猾冒牌货——这个人以这位物理学家的名字设置了一个邮箱账号。到目前为止,这个人的身份依然未知。

虽然Raychaudhuri依然对于预印本当中的结论存疑,但是他还是在整个事件中发现了亮点:科学研究也可以有机会实时地展现在公众面前。“超导现象一直很有吸引力,所以有人可以利用这一点吸引更多的人来关注。”他说。

至于那篇预印本当中的结论,李明达说:“如果那两位作者不能提供更多新的实验证据,那么这一轮的超导热情会逐渐消退。”

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