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诺贝尔奖级别的发现有可能是造假?常温下的超导材料究竟是真是假?

2018-08-23 18:28:04 来源: 前瞻网 作者:
摘要:
这是一个将会改变世界的发现。找到一种在室温下具有超导性的材料,将会为我们带来一系列奇妙的技术,不论是永不损耗电量的电网还是磁悬浮列车。这并没有听起

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这是一个将会改变世界的发现。找到一种在室温下具有超导性的材料,将会为我们带来一系列奇妙的技术,不论是永不损耗电量的电网还是磁悬浮列车。这并没有听起来那么不可思议。尽管超导体这种可以零电阻传输电力的材料目前只存在于极低温环境中,但没有任何物理原因可以解释为什么它们不能在室温下工作。这可能只是因为还没有人偶然发现到这个神奇的公式罢了。但这种情况可能即将改变。印度科学研究院(Indian Institute of Science)的戴夫•库马尔•塔帕(Dev Kumar Thapa)和安舒•潘迪(Anshu Pandey)两位科学家在7月下旬发表在arXiv杂志上的一项研究表明,一种由黄金和银纳米粒子组成的混合物取得了足以获得诺贝尔奖的成就。这一发现来自一个声誉卓著的研究小组,当物理学家们仔细观察这个结果时,他们最初既兴奋又怀疑。但从那以后,这个故事引起了人们的怀疑,甚至发展还有点戏剧性。

尽管物理学家们抱有希望,但这一领域的科学家们都知道,此前关于高温超导体的无数说法都已落空。许多人起初担心塔帕和潘迪的发现会成为又一个错误的报告——被称为USO或不明超导物体。但当麻省理工学院的物理学家布莱恩·斯金纳(Brian Skinner)发现一些令人不安的东西时,这种自然的怀疑变成了确实的怀疑。在这篇论文的一份表示超导体抵抗不同磁场能力有多强的图表中,他注意到,磁场的两个不同值的数据有完全相同的噪声模式,尽管彼此之间有轻微的偏移。每当一种模式上下波动时,另一种模式就会完全同步。但是噪声是随机的,它不应该在不同磁场下的单独试验中重复。

这种相关性本身就已经够令人担忧了,而且它还呼应了现代物理学中最大的丑闻之一。在本世纪初,科学家们发现,杰出的物理学家简·亨德里克·申恩(Jan Hendrik Schon)曾伪造过几次实验的数据。亨德里克·申恩也从事超导体等领域的研究。最终这一举动剥夺了他的博士学位,并导致了几篇论文的撤回。所以,当科学家们注意到塔帕和潘迪发表的一幅图中的噪声模式与另一幅图中的噪声模式惊人地相似时,纸终于包不住火了。

这是一个科学家非常熟悉的故事。“这有点像睡前寓言,”斯金纳说,他告诉学生要诚实。

这让斯金纳犹豫是否应该公布他的发现。他知道公布他发现的重复的噪音模式会让申恩的事件重新出现在每个人的脑海中,这会让他的说法听起来像是对Thapa和Pandey的指责。斯金纳考虑了一个多星期,把其他科学家拉到一边,不管是技术人员还是高级实验人员都有,问这会不会是一个诚实的错误。虽然这种噪音模式的确是可能的,但每个人都同意对这个噪音模式没有明显的解释。斯金纳知道他有义务要公开这件事情,因此,他在arXiv上发表了一篇短文,文中他指出了这种重复的噪音模式,并0要求得到合理的解释,但他没有暗示这些数据是虚假的。约翰霍普金斯大学的物理学家彼得·阿米蒂奇(Peter Armitage)也认为这是正确的举动。他说:“我认为这是一个非常重要的观察结果,他不仅指出了这一点,而且更重要的是还有勇气公开地指出这一点,他为这个领域做出了真正的贡献。”

尽管斯金纳小心翼翼地不去指责实验团队,但他的发现引起了激烈的争论。康奈尔大学(Cornell University)物理学家戴维•穆勒(David Muller)表示:“当我看了斯金纳的论文,看到了那个曲线图表,我就觉得‘没戏了’,虽然这不是确凿的证据……但我知道自己会站哪一边。”最初的论文的作者没有提到噪音的相关性,他们说他们正在等待外界对他们的结果的验证。印度塔塔基础研究所的物理学家Pratap Raychaudhuri着手寻找这种相关性最合理的解释。经过深思熟虑后,他认为报告中的噪音根本不是噪音,而是一种信号,它产生于磁场中粒子的自然旋转。信号看起来很随机,因此看起来像是噪音。更重要的是:这种模式可以在独立运行后重复出现,从而解释了为什么两条曲线匹配。尽管Raychaudhuri承认他自己也并不完全相信自己的解释,但他说这在任何专业实验室都可以轻易地进行测试——如果作者将他们的样本发送过去的话。

问题是塔帕和潘迪并没有做过这个实验。“作者的这种沉默并不是一种好的预兆,”Raychaudhuri说。这违背了科学精神。尽管潘迪坚称他的研究结果得到了独立专家的验证,但这并没有给Raychaudhuri带来任何安慰,他担心这些检查并非是独立的。他说:“让你的朋友、你隔壁的同事等来验证这个发现根本不能算是独立的验证。”他和该领域的其他人希望这个团队将他们的超导材料发送到外部实验室,以便测试结果。

与此同时,故事发生了一些奇怪的转变:上周,Raychaudhuri收到一封电子邮件,似乎是来自印度科学研究所(Indian Institute of Science)的物理学家T.V. Ramakrishnan,请求他不要在社交媒体上批评作者(Raychaudhuri将他的发现发布在Facebook上)。但Ramakrishnan本人表示从未发过这样的一封邮件。没过多久,两人就意识到,这一个假的电子邮件地址假冒了Ramakrishnan的名字。“这封邮件的目的似乎是挑拨离间,”Ramakrishnan说。但奇怪的事情并没有就此结束。和加密电子邮件地址附上的名字一样,Ramakrishnan的名字也附在了一个Facebook账号的个人资料上,该账号在电子邮件丑闻发生后不久就试图加斯金纳和Raychaudhuri好友,这个账号没有朋友,它时间轴上写着:“记住:朱利叶斯·恺撒当初就是做的太过分了。”

目前这个邮箱地址和Facebook个人资料都已经被删除了。一些人怀疑这是一个心怀不满的学生所为,但是Raychaudhuri认为现在冒险去猜测还为时尚早。目前,他对社会媒体上如此多的科学讨论感到意外的欣慰。上周,Raychaudhuri不仅在Facebook上发了几篇帖子,斯金纳还在Twitter上也发布了一些动态,这些举动都将科学进程带入了公共领域。“这是一件非常好的事情,因为它将人们联系在一起,”Raychaudhuri说。“科学界通常都仅限于圈内人,很大程度上是与整个社会脱节的。他甚至乐观地认为,无论发生什么,不管塔帕和潘迪的研究结果是否站得住脚,还是他们的研究结果被证明是错误的,这些事件都将帮助公众理解这就是科学界如何验证(或拒绝)这些说法,从而在科学的道路上继续缓慢前进的。

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