最近，全世界又被“室温超导”刷屏了。3月的时候，就有一位罗切斯特大学的Ranga Dias教授宣称自己实现了室温超导，但仅仅两个月以后，就被南京大学闻海虎教授团队发表论文推翻了。才又过了两个月，居然又有一群韩国科学家出来说自己实现了室温超导。
据媒体报道的最新消息显示，韩国研究团队的成员表示，论文存在缺陷，系团队中的一名成员擅自发布，目前团队已要求下架论文。
关于最近韩国科学家宣称的室温常压超导，我最基本的结论是，这些韩国科学家的数据不足以支撑自己的宣称，实际上没有任何零电阻的证据，他们错把一个没有超导的材料当成了超导。
━━━━━
韩国科学家声称实现室温超导？不靠谱
其实，熟悉科学界运行机制的人都知道，过度夸张的宣称是常有的事，所以我对这事的初始相信程度就很低。用贝叶斯统计（Bayes statistics）的语言说，这事为真的先验概率就很低。但毕竟室温超导是关系全人类命运的重大课题，所以我还是认真去做了一些调研。令人哭笑不得的是，调研的结果是我对它的相信程度更低了，后验概率几乎降到了0。这群韩国科学家对超导似乎是彻头彻尾的外行，他们的专业程度甚至还不如Dias。
▲贝叶斯定理
首先，Dias好歹是在《Nature》上通过评审正式发了篇论文，事前还在美国物理学会3月会议上做了个正式的学术报告，而这群韩国科学家呢？他们只是在学术预印本平台arXiv上传了一篇文章，预印本的意思就是没有经过同行审稿的，只是他们自说自话，这可信度就完全不可同日而语了。
当然，在正式发表之前先发个预印本也很正常。但他们这篇预印本文章的标题直接就叫做《第一个室温常压超导体》（The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor）！再来看论文摘要第一句：“全世界第一次，我们成功地合成了室温常压超导体（临界温度超过400 K，即127℃）……”
学术界之外的人可能不知道这种表述方式有什么问题，但学术界之内的人都知道这是十分可笑的，因为它直接表现出这些人追求的是名利，而不是科学真理。如果是真正的科学家做出了一个真正重大的成果，他们的表述会尽量客观，尽量克制，有一分证据说一分话，担心说过头造成反效果。例如他们会多用被动语态，多说“什么实验证明了什么”，而不是说“我自己发现了什么，我是天下第一”。所以从这群韩国科学家的标题和第一句话，就让我感觉他们的名利心简直是跃然纸上，显得十分民科。
再往下看，我又看到一个大雷，这个大雷可能是一般科技媒体记者很少了解的。他们宣称自己的结论有多种实验测量的支持，然后！他们就堂而皇之给出了一番理论解释，说这种超导来自Cu2+离子取代Pb2+离子导致的体积收缩，而不是来自外界因素如温度和压强。
外行可能会觉得，给出实验现象之后再给个理论解释，不是很正常吗？但实际上，对室温常压超导来说这就很不正常。请注意，韩国人做的是室温而且常压的超导，这比Dias的室温超导还要夸张，他宣称的室温超导还需要一万个大气压的压强呢，韩国科学家直接就是常压。
这里有个重要的知识点，就是超导是有个理论解释的，叫做BCS理论，以三位提出者Bardeen、Cooper和Schrieffer的姓氏首字母命名，他们因此获得了1972年诺贝尔物理学奖。根据BCS理论的预测，常压下的超导转变温度不能超过40 K，即-233℃，这个上限叫做麦克米兰极限（McMillan limit）。
不过，后来确实发现了常压下超过40 K的超导材料，如1986年发现的铜氧化物材料和2008年发现的铁基超导材料。这说明它们超出了BCS理论的适用范围，学术界因此把它们称为高温超导。这是一个十分好笑的术语，说到高温普通人可能以为至少也得几百摄氏度，但在超导领域里，高温的意思是仅仅超过40 K！这个温度甚至低于液氮的温度77 K，更比室温低得多。所以如果你知道在超导领域里高温低于室温，高温超导早就实现了，室温超导却还没有，你的知识水平就超过了90%的人！
如果你再知道高温超导理论是个尚未解决的问题，你的知识水平就超过了99%的人。从八十年代到现在，都快40年了，但高温超导的理论仍然是五花八门，莫衷一是，没有一个理论能够真正解决问题。结果就是，整个超导领域都冷下去了，远没有八十年代那么火热了。
了解了这些背景，你就会知道，高温超导的实验和理论其实是两回事。即使给出了一个高温超导的实验事实，对它的理论解释也仍然是很不清楚的，需要很多人继续努力很长时间。假如这群韩国人的室温常压超导结果是真的，那就意味着它超过了麦克米兰极限，所以它一定不是BCS理论能够解释的，一定需要某种现在还不清楚的理论。
然而他们居然三言两语就给出了一个解释，这就是完全不对的，即使这个实验现象是真的，也根本不应该有这样简单的理论解释。这正说明他们其实是“不知道自己不知道”，处于一种无知者无畏的状态。这种信心是一种典型的民科表现，就好像有人号称自己能三言两语证明哥德巴赫猜想或者解决可控核聚变，在内行看来这只能说明他们具有一种虚妄的信心，说明他们什么都不懂，连这些问题困难在哪里都不知道。这在心理学上叫做“达克效应”（Dunning-Kruger effect），即知识程度最低的人反而最自信，我感觉这群韩国科学家就是陷在里面了。
后面还有一个大雷。这群韩国科学家在arXiv上发了一篇预印本之后仅仅两个半小时，居然又上传了一篇预印本。这第二篇文章的标题倒是正常多了，叫做《Pb-Cu-PO4超导体在常温常压下实现悬浮及其机理》（Superconductor Pb10−xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism），——虽然也不是十分正常，但至少比第一篇的标题《第一个室温常压超导体》正常多了！在这篇文章里，他们展示了一个所谓超导磁悬浮的视频（韩国造出世界首个室温超导体？127度实现超导，复现即锁定诺奖），被许多人看作最强的证据。
但对内行来说，这反而是他们没有实现超导的证据。因为如一个以色列特拉维夫大学科学家2011年的科普视频所示（超导研究的历史与挑战：曾经辉煌，今路在何方？| 李涛），真正的超导磁悬浮是完全的浮在空中，而不是像韩国的样品这样一侧靠在底座上。更厉害的是，超导体还可以悬浮在磁体的下方！然后你把它推一下，它就会在下方悬空绕着磁体转圈。韩国科学家的视频，相形之下就像《西游记》第二回里菩提祖师说孙悟空，“这个算不得腾云，只算得爬云而已”！
━━━━━
韩国科学家的室温超导反转了？完全没有
最近，还有很多人在传，说某某单位复现了韩国人的实验结果、某人发了理论文章解释这个材料为什么能超导等等。其实仔细看看就会发现，都不出我上面解读的这些范围。这其中，我觉得我可以特别解读一下那篇所谓解释了超导的理论文章。因为这个理论刚好在我的知识范围之内，而在中文互联网上可能还没有专业人士出来解读，所以有不少误解，以为它有多大的重要性。
此文的标题叫做《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》（Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite），基本内容是说作者（此文只有一位作者）做了密度泛函理论（density functional theory）计算，发现这种材料在费米能级具有相关的孤立平坦能带，这是高温超导材料的普遍信号。
这个计算很可能是正确的，但这个计算结果能说明的问题其实是很少的。密度泛函理论我读博士的时候就整天用，它是目前最常用的电子结构计算方法之一。
然而专业人士就明白，能带是一种平均场近似的语言（平均场的意思是，假定对于一个电子而言，其他电子的影响可以描述成一个平均的场，而跟这些电子的瞬间位置无关，这样就可以把各个电子的运动分开考虑）。跟平均场相对的叫做强关联（即多个电子的运动互相关联，不能把它们分开），强关联会给计算增加极大的困难。超导是一种强关联现象，而强关联现象目前没有精确的计算方法。
因此，用这种计算是不能可靠地预测超导的，最多只能说在这种近似理论下得到这种结果，是有利于出现超导的，但是不是真的超导，没法算出来。这也正是我前面说的，高温超导理论目前还没建立起来，谁也不能单凭理论计算就确定某个材料能高温超导。假如有这样的理论，提出者早就得诺贝尔奖了。
而且别忘了，BCS理论的麦克米兰极限仍然存在，这是个严格的理论。所以即使通过平均场计算预测某个材料可能有超导，也只能在超导转变温度低于40 K的时候做比较定量的预测。如果超过了40 K，仍然是理解不清的。所以，这篇理论文章的结果即使是正确的，意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离，就好比从预测某位孕妇可能要生了，到预测这位小朋友将来能得诺贝尔奖，那么大。
定期以通俗易懂的方式分享嵌入式知识，关注公众号，加星标，每天进步一点点。
声明：
本号原创、转载的文章、图片等版权归原作者所有，如有侵权，请联系删除。
关注、点赞、在看、转发，支持优质内容！
