穆牧

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

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

時間回到2023年3月，世界上最大規(guī)模的物理學會議——美國物理學年會開幕，成千上萬名科學家遠道而來，在會上展示自己最新的研究成果，其中包括量子網(wǎng)絡、分子模擬、超快速光譜學等。參會物理學家作的主題報告往往簡短而高深莫測，以至于如果研究的細分領域不同，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榻B我們團隊關(guān)于室溫超導體的最新論文。”他向參會的公眾宣布了這個驚人的新聞，并且列舉了傳說中神奇超導體的原材料：氫、氮和金屬镥。他的報告視頻在網(wǎng)絡上流傳，視頻中，這位物理學家一邊講解幻燈片，一邊相當隨意地拿著麥克風。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大家對我的支持?！钡蟻喫棺詈笳f。

這次報告最終演變成了物理學界近代史中對學術(shù)騙局最激烈的指控?！蹲匀弧冯s志隨后發(fā)表聲明：“對蘭加·迪亞斯的一篇關(guān)于氫化镥制超導體的專業(yè)論文進行撤稿。”因為這篇文章中使用的測量數(shù)據(jù)遭到了科學界的嚴重質(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獎，現(xiàn)在卻被當作一個騙子。問題是，事情是如何發(fā)展到如此離譜的地步，物理學對于室溫超導材料的探索和夢想又是否該就此止步呢？

| 神奇超導材料真的存在嗎？|

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

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

就連專業(yè)人士也為室溫超導材料可能實現(xiàn)的前景著迷，因為利用室溫超導可以形成超強磁鐵。超導材料使得節(jié)電的超導磁懸浮軌道成為可能，甚至建設對環(huán)境零污染的核電站也不再只是癡人說夢。超導材料最具吸引力的地方在于，它可以令今天的科學家們連想都不敢想的先進科技成為現(xiàn)實。就像發(fā)現(xiàn)半導體之前，也沒人能預見這一發(fā)明會讓計算機問世，并最終帶來智能手機等設備。

此前，已經(jīng)有數(shù)位研究人員宣稱，他們在熱超導方面實現(xiàn)了突破，但直到2023年夏天，一位韓國科學家發(fā)現(xiàn)的名為LK–99的材料才登上了新聞頭條。一張照片在網(wǎng)絡上被多次分享，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并非是人們期盼已久的室溫超導材料。

許多專業(yè)人士從一開始就對LK–99持懷疑態(tài)度，因為韓國的研究者們未經(jīng)科學驗證就將關(guān)于LK–99的論文發(fā)表到了一個網(wǎng)絡平臺上。與之相反，物理學家迪亞斯通過最權(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)了一個研究人員的野心，同時也說明了堅持科學的態(tài)度有多么困難。研究者們常常過于依賴同業(yè)評審來評判研究成果，在發(fā)表論文之前，必須將論文發(fā)給同領域的專業(yè)研究人員，由他們來判斷論文中是否存在前后矛盾、不夠嚴謹之處——如果存在實質(zhì)性懷疑，他們就應當反對發(fā)表。但是，面對一個可能引起轟動的偉大發(fā)現(xiàn)，科學的金科玉律也失效了。

迪亞斯在拉斯維加斯演講時，彼得·阿米塔吉就已經(jīng)收到了同事們的消息，提醒他仔細看看這所謂的轟動性發(fā)現(xiàn)。阿米塔吉是美國巴爾的摩市約翰霍普金斯大學的物理學家，也是研究超導現(xiàn)象的專家。他注意到，迪亞斯和他的同伴演講時寧愿熱情洋溢地長篇描述超導磁懸浮列車，也不愿意樸實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者。

剛得知《自然》雜志會從網(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。當攝氏溫度達到某個值以下時，材料的電阻急劇下降，并最終抵達0歐姆，即超導狀態(tài)。阿米塔吉在圖注中讀到，測量時有個背景信號被去除了。他認為這一點比較可疑，因為這種處理方式并不常見。他說：“如果直接去除一個數(shù)值，那每種材料都可能馬上變成零電阻?！?/p>

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)，并把它們導入一個電腦程序，一步步按照迪亞斯論文中的指導進行操作，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誤。隨后，他在一個專業(yè)論壇上發(fā)表了對迪亞斯論文的批評。

還有一些專業(yè)人士求助于超級計算機來進行復雜的計算。實驗物理學家則嘗試在他們的實驗室里探究這種神奇材料的奧秘，然而卻徒勞無功。于是，更多負面的聲音出現(xiàn)了。一個研究小組寫道：“超導材料顯然并未面世?！绷硪粋€研究小組則認為，迪亞斯的溫度測試“無論如何都說不通”。

科學的進步往往出現(xiàn)在某個專業(yè)領域的邊緣地帶。進步往往意味著與大多數(shù)人的意見相左。被激烈地批評，卻最終被證實是正確的，這就是進步。因此，在有人對一篇專業(yè)論文提出質(zhì)疑時，最有效的應對方式是先讓作者進行回應。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，第一時間便給他寄去了一份疑問匯編。但迪亞斯并未回復同行的疑問?；蛟S他認為，無需回復就能渡過難關(guān)？又或者他覺得在實驗室里就能生產(chǎn)出這種神奇的材料？

我們對迪亞斯這個人所知不多，只知道他在斯里蘭卡長大，也是在那兒完成了大學物理專業(yè)的學業(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好學生，“經(jīng)常翹課，到考試之前才臨時抱佛腳抄抄朋友們的筆記?！?/p>

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，還為自己所在的大學發(fā)了一個視頻宣傳片，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自己的研究成果引以為傲，因為人們從未像現(xiàn)在這樣離室溫超導的“圣杯”只有“一步之遙”。

| 室溫超導體的探索之路 |

早在100多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了極端低溫條件下的超導材料。1911年，荷蘭科學家卡末林·昂內(nèi)斯測試了一個裝有水銀的玻璃毛細管中的電流。當他用液氦冷卻水銀時，水銀的電阻陡然降到了一個儀器測量不出的值。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。

為了解釋超導原理，三位物理學家在上世紀50年代末提出了一個開創(chuàng)性的理論，即當溫度低于所謂的“超導轉(zhuǎn)變溫度”時，超導體中的電子會兩兩結(jié)對，此時電子的運動情況與普通導體中單個電子的運動情況不同，不再受到阻力的制約，可以在超導體中自由運動。可以把電子看作在人行道上走路的行人，如果遇到路上的坑洼，一個人容易被絆住跌倒，但如果兩個人手挽著手，就可以互相攙扶、互相幫助。

雖然這一理論并不能準確地描述所有超導材料，但它還是能夠精準預測很多超導材料的轉(zhuǎn)變溫度。根據(jù)這一理論，人們得出了一個令人激動的預言：恰好是那些含有宇宙中最常見元素——氫元素的合金可以在相對高溫時變?yōu)槌瑢w，甚至有可能實現(xiàn)室溫超導。也正是這個預言給了迪亞斯和其他許多物理學家探索研究的動力。但預言成真還需要解決一個問題：氫實現(xiàn)超導是有前提條件的，需要極端高壓。

德國馬普學會的科學家米哈伊爾·埃雷梅茨是迪亞斯最著名的反對者之一，他同樣熱衷于室溫超導體的研究。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，也是他老當益壯的佐證。

埃雷梅茨有一個裝有針頭大小極細碎鉆的小匣子，這些鉆石決定著他實驗的成敗。他用了很多時間來打磨和拋光這些鉆石。為了發(fā)現(xiàn)超導體，他將極微小的樣品放入一對金剛石對頂砧里，再將對頂砧放進一個圓柱體，旋緊四個六角螺絲，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)部的壓強還要高?！?/p>

2014年，埃雷梅茨開始用氫和硫進行室溫超導實驗。他常常在夜里準備試樣，因為硫會散發(fā)出類似臭雞蛋的難聞氣味。他有時先把樣品放進金剛石中壓砧，再用低溫冷卻；有時又反過來，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，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體。他說，他很高興有人能在自己的研究基礎上發(fā)現(xiàn)新成果。于是，他給迪亞斯打電話表示祝賀。“我愿意盡我所能幫助你。”他當時這么說。

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“神奇室溫超導材料”的成分。在他已發(fā)表的論文里也缺乏精準的描述：比如樣品需要被分割成怎樣的大??？需要用綠色激光對樣品照射多長時間？用哪種能源供能？埃雷梅茨與他的研究小組花了好幾個月時間，希望重現(xiàn)迪亞斯的測量結(jié)果，但最終還是放棄了。

埃雷梅茨一直在遠處默默觀察，看其他研究者會怎樣發(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，對文章撤稿。那時還沒人知道，迪亞斯的另一篇手稿正在等待評審——歷史將再次重演。

為什么評審專家在迪亞斯第二次聲稱取得重大突破，即發(fā)現(xiàn)氫化镥為室溫超導材料時，沒能像第一次那樣嚴格呢？這已經(jīng)成為了一個不解之謎?！蹲匀弧冯s志對他們的評審專家名單保密，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審人選。對此，《自然》雜志的回復是，所有評審員均由該刊自主選擇。據(jù)說評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)評審”并不能判斷論文是否“足夠清晰準確地反映了實驗步驟和實驗過程”。

但我們知道的是，在迪亞斯發(fā)表第二篇論文后的幾個月里，他的“自己人”也逐漸疏遠了他。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性或不準確的描述”。聯(lián)名信的內(nèi)容后被《華爾街日報》引用。迪亞斯對聯(lián)名信的問題也未予回復，但他聲稱：“我從未參與偽造、操控或虛假描述實驗數(shù)據(jù)。”

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)威科學雜志的恥辱。

| 室溫超導之夢未來能否成真？|

物理學不像數(shù)學，一個物理學論斷永遠無法得到最終證明，人們只能不斷嘗試推翻前人的論斷，只有經(jīng)得起這種永恒考驗的理論才能成為被證實的知識。理論物理學家莉莉婭·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，在科學界的共同努力下，嘗試造假有多容易原形畢露。她同時強調(diào)，迪亞斯給以氫元素為基礎的超導體研究領域造成了巨大的損失，“這一案例令人對整個研究領域的可信度都產(chǎn)生了懷疑?！?/p>

但埃雷梅茨的信心并未被動搖：他最重要的研究成果已經(jīng)在其他多個實驗室得到了證實。他說自己目前正在嘗試兩種全新的材料，希望很快就能實現(xiàn)目標——發(fā)現(xiàn)室溫超導材料。他同樣相信，總有一天，不需要超高壓環(huán)境也能實現(xiàn)室溫超導，這也是將超導材料廣泛應用于電纜或磁力領域的前提?！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)在社交平臺上發(fā)布自己的實驗視頻，聲稱這些視頻能夠證明室溫超導的真實性。但關(guān)于他發(fā)現(xiàn)室溫超導的文章已經(jīng)從他所在大學的官網(wǎng)上悄然消失了。當點擊相應的鏈接時，只會出現(xiàn)一行提示：“無法訪問此頁面?！?/p>

編輯：周丹丹