去年“室温超导”事件曾被众星捧月,闹得沸沸扬扬的,甚至险些将2023年变成室温超导元年。然而,最终被证实是一场造假闹剧。
4月8日,据外媒报道,《自然》杂志新闻部援引一份法庭文件报道称,纽约罗切斯特大学调查发现,该校物理学家兰加·迪亚斯(Ranga Dias)存在伪造实验数据伪造和抄袭等多项不当行为。
迪亚斯宣称的“室温超导”发现曾经让科学界为之兴奋,并在物理学界引发巨大关注,人们一度认为这将开启新的科学领域。
迪亚斯所在团队曾在2020年和2023年两度宣布发现室温超导材料。2023年,迪亚斯和韩国团队又分别于3月和7月宣称研发成功室温超导体,引发物理学界和资本市场的热议和争论。
以上两篇论文均发表于《自然》杂志封面。然而,在沸沸扬扬的质疑声中,这一发现的真实性开始受到怀疑。
过去两年中,迪亚斯至少有四篇与人合作的论文被撤稿。其中三篇与超导有关,室温超导研究论文先后两次被《自然》撤回,其他两篇撤稿期刊还包括《物理评论快报》和《化学通讯》。
图片来源:《自然》文章截图
最近,《自然》新闻团队援引的一份长达124页的法庭文件透露,罗彻斯特大学进行了长达10个月的调查,发现迪亚斯存在涉嫌伪造实验数据和抄袭等多项不当行为。
去年8月,迪亚斯曾就该校开除其学生的决定提起申诉。同年12月,迪亚斯与罗切斯特大学展开诉讼。
在美国国家科学基金会(NSF)的要求下,罗切斯特大学聘请了一个独立科学委员会对迪亚斯的学术成果进行了调查,于今年2月8日结束。作为美国学术研究的主要资助机构,NSF曾在2021年授予迪亚斯79万美元的CAREER基金。
科学委员会对16项指控展开审查,涉及四篇迪亚斯被撤稿的论文。审查了包括电脑硬盘、电子邮件和笔记本在内的记录,还约谈了与此事件相关的十个人。最后罗切斯特大学新闻发言人在一份邮件中明确,根据大学政策和联邦法规,委员会调查认定迪亚斯存在学术不端行为。
第一次被《自然》撤稿,经历2年3次调查
其中,2020年10月,《自然》杂志首次发布迪亚斯团队研究成果。该团队声称制造了一种碳质硫氢化合物固体分子(CSH)样品,其在常温高压下实现了超导。
由于并未发现被称为“迈斯纳效应”的能够视作超导性关键标志的现象,迪亚斯的研究生曾多次提出对CSH研究数据有效性的质疑,但大学的官员并未给予重视。
在物理学家和《自然》杂志主编的质疑中,罗切斯特大学在2021-2022年期间,对迪亚斯的CHS论文进行了三次初步的调查,但并发现足够多不当行为的证据以开启全面调查。
第一次初步调查是在加州大学圣迭戈分校的凝聚态理论家豪尔赫·赫希(Jorge Hirsch)向罗切斯特大学提出投诉后启动的。校方询问了三位未具名的内部审查员,迪亚斯则联系了一位外部审查员来审查赫希的投诉。调查报告的信息显示,该外部审查员是伊利诺伊州莱蒙特市阿贡国家实验室的物理学家马杜里·索马亚祖鲁(Somayazulu)。
赫希教授的投诉称,迪亚斯论文中的磁感应强度数据存在问题,而这些数据是迪亚斯称CSH是室温超导体的关键证据。调查组于2022年1月19日得出结论,认为“没有可信的证据证明需要进一步调查”。
第二次调查是由超导研究期刊《Physica C》的主编德克·范德马雷尔(Dirk van der Marel)发起的。2022 年1月20 日,也就是第一次调查结束后的第二天,范德马雷尔向罗切斯特大学发出了对CSH化合物超导数据的担忧。同年4月6日,另一位审稿人接手此案,并判断无需进行正式调查。根据报告中谈及的身份信息,第二位审查员可能是伊利诺伊大学芝加哥分校的物理学家罗素·海姆利(Russell Hemley)。尽管审稿人并不支持进行调查,但他们表示该论文“遗漏了细节,似乎具有误导性”。他们建议进行勘误(但并没有)。
罗切斯特大学的调查指出,索马亚祖鲁和海姆利这两名审稿人与迪亚斯合作发表了多篇论文,包括2021年关于CSH室温超导性质研究的论文。而罗切斯特大学的学术不端行为政策规定,“任何个人如果存在未解决的个人、专业或经济利益冲突……不得参与调查程序”。
阿贡的一位发言人否认索马亚祖鲁是调查的审稿人,但当被问及为什么调查的脚注中提到“索马亚祖鲁的报告_审查国家科学基金2020(CSH)论文”时,他没有回答。海姆利没有澄清他是否是调查审稿人。
《自然》团队利用独立审稿人对CSH室温超导论文进行了独立调查,其中两名审稿人发现了迪亚斯论文中磁化率数据可能是捏造的证据。
当《自然》表示将撤回迪亚斯的CSH论文,并回应赫希的另一项投诉时,罗彻斯特大学进行了第三次调查。
在争议近两年、三次调查无果而终后,CSH论文终于在2022年9月26日被《自然》杂志撤稿。尽管可以查阅《自然》杂志的调查结果,但负责这次调查的唯一审稿人,即第二次调查的匿名审稿人,于2022年10月19日得出结论:数据中的任何怪异之处都可归因于数据的处理方式,因此无需进行调查。
后来证实,迪亚斯捏造并公布了CSH数据。当其来源受到审查时,迪亚斯和他的合作者、内华达大学拉斯维加斯分校物理学家阿什坎·萨拉马特(Ashkan Salamat)还发布了一组伪造的磁感应强度原始数据。报告还涉及了大量操纵数据的例子。
对此迪亚斯解释称,数据差异的原因在于,他对发布的数据运用了“复杂的数据处理方法”。而调查委员会认为,这是迪亚斯的“一种障眼法,将质疑者的注意力集中在其方法上”,而不是原始数据上。
Ranga Dias论文中提取的两个不同电阻图之间的相似性。(图源:《自然》)
其实,如果迪亚斯能提供真实的原始数据,即直接从测量仪器获取的数据,并包含时间戳等细节,他本可以消除许多指控。迪亚斯在回应调查结果时也写道:“某些原始数据文件的缺失并不意味着它们不存在,也不意味着我有任何不当行为。”
然而,尽管他多次承诺提供原始数据,但从未这样做过。
第二次被《自然》撤稿,还带出一系列抄袭丑闻
2023年3月,迪亚斯及其团队又宣称通过使用由氢、氮和镥(Lu-N-H)制成的新材料,在1GPa压强条件和294K(即21摄氏度)的常温条件下观察到该材料的超导特性。
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。
当年11月,《自然》宣布,应论文作者中8名合著者要求,撤回这篇在全球引发轰动的论文,原因是这些研究人员认为,这篇已发表的论文没有准确反映所研究材料的来源、所使用的实验测定方法和所应用的数据处理依据。
这是迪亚斯团队的室温超导研究论文第二次被《自然》撤稿,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。
2023年8月,美国《物理评论快报》也因“明显的数据造假”撤回了迪亚斯等人于2021年发表在该刊物上的论文。
此前,《物理杂志》和《科学》还报道了迪亚斯的一系列剽窃指控,包括其2013年的博士论文涉嫌抄袭超过20%;利用他人独创数据在内的成果向NSF申请拨款等。
迪亚斯已是罗切斯特大学的终身教职员工,但目前该校正试图在2024-25学年结束前(即2025年8月31日前)解雇他。
不过,调查委员会指出,罗切斯特的学生和部分合作者并不是有罪的,而是受害者。他们认为这些研究人员也受到了欺骗,并且没有发现“不法行为的实质性证据”。
迪亚斯本人目前尚未回应置评请求,但他的律师向《自然》团队提供了诉讼文件。在其中一份文件中,迪亚斯说“在批评和指责声中,我们必须重申我们工作的基础完整性和科学性”。
超导话题为什么每次都引发关注?
超导是指超级导电现象,即电流可以在材料中零电阻通过,且具有完全抗磁性。传统上,超导材料需要在极低的温度下才能表现出超导性质,这限制了它们在实际应用中的使用。
室温超导是指在常温条件下就能实现超导状态的材料或器件,如果能够在常温下实现超导,意味着人类有望实现基本不发热无阻碍的电力设备,将会对电力输送、磁悬浮列车和医学成像等领域产生革命性影响。一旦超导真的出现了,在生产生活中得到大规模应用,全球能源的使用效率将呈现出几何倍增长,所以用“第四次工业革命就要来了”这句话来形容绝对不夸张!
然而目前室温超导难以实现的原因主要包括两个方面。首先,室温下的超导需要材料具有特定的电子结构和晶格结构,目前尚未发现能在常温下实现超导的材料。其次,即使找到了合适的材料,也需要克服材料制备和工艺上的难题,比如控制材料的纯度和晶格结构,以及制备复杂的器件结构。因此,要实现室温超导仍然面临着诸多挑战和困难。
因此,每当有科研团队宣称室温超导体研发成功,物理学界和资本市场都会出现连锁性的沸议和争论。
迪亚斯并不是唯一被打脸的,2023年以来,超导领域已发生多次“打脸”事件。
2023年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。
超导是中国热门的资本赛道
从我国超导技术投融资热门赛道来看,截至2023年,超导材料的投融资热度较高,涵盖了高温超导材料和低温超导材料等。此外,超导磁体和超导电缆相关的投融资事件数量占比也超过10%,表明市场对超导技术在电力、能源等多个领域的广泛应用前景充满信心。
中国在超导材料领域已经拥有一大批代表性企业。根据2019年中国超导应用创新企业排名,前十名企业包括江苏中天科技、特变电工、西部超导、青岛汉缆、北京英纳超导、江苏永鼎、江西联创光电科技、宝胜科技、福建南平太阳电缆和江苏法尔胜。这些企业在超导领域有着不同的业务布局,其中,创新力排名第一的江苏中天科技主要投资于高温超导研发项目,其主打产品为高温超导限流器。
我国超导行业经历了打破国外垄断、传统产业爆发和新型产业部署三个阶段,随着我国发展云计算、人工智能、大数据的热情越来越高涨,我国超导支出额以及市场规模总额都已增长到较大规模,预计未来随着数字经济、新基建等战略实施,我国超导市场规模将继续增长。
中国科学院高能物理研究所研究员徐庆金表示,人们对室温超导的高度关注表明了他们对科学话题的热情,这是令人高兴的。徐庆金强调,虽然室温超导非常美好,但实现室温超导也是非常艰难的。
中国科学院院士陈仙辉认为,如果能够在常压室温下实现超导状态,就可以摆脱冷却系统的限制,真正大规模应用超导技术。他设想道:“如果实现室温超导,将带来天翻地覆的变化。届时,人们可以乘坐悬浮的超导车出行,甚至手机、手提电脑只需充电一次就能使用好几个月。”陈仙辉进一步设想:“人类文明可以用材料来界定,室温超导材料可以成为划分人类社会文明时期的标志性材料。”