登上 Nature 封面的 " 首個室溫超導體 " 重磅論文，突然被撤下了！

什么情況？？？

要知道，這篇論文當時在學術圈引起了巨大轟動，劍橋大學、馬普所等眾多知名學者都表示這具有 " 里程碑 " 一般的意義。

并被 Science 評為 2020 年度十大科學突破之一。

研究發現了人類歷史上第一種室溫超導體，可以在 15 ℃ " 高溫 " 下無任何電阻地導電：

室溫超導體的發現，不僅加速了超導磁體相關如粒子對撞機、核聚變等研究的進度，還可能真正降低我們平時生活中的電力傳輸損耗。

但論文公開后，質疑聲浪越來越大：最初只是有人探究實驗數據的合理性，到后面連實驗的真實性也開始被懷疑。一位萬引學者嘗試復現了實驗 6 次，全部以失敗告終。

BUT，更令人意外的是 9 位作者的態度——

他們一致反對外界的質疑，認為自己的論文是 " 經過實驗和理論驗證 " 的結果。

直到這篇論文被 Nature 主動撤稿，他們也完全不同意 " 論文涉嫌操縱數據 " 這一理由。

所以，這項研究的核心爭議點究竟是什么？

證明超導現象的關鍵數據 " 存在疑云 "

先來看看Nature給出的撤稿理由：

在一些關鍵的數據處理步驟中，（這篇論文）使用了一種非標準化的、用戶自定義的程序。

具體而言，這個程序指的是論文中用來處理原始數據、以生成磁化率圖的背景減法（background subtractions，用于處理嘈雜背景信號的方法），處理后的數據呈現在圖 2a 和補充材料圖 7d 中。

但論文卻沒有針對這種背景減法進行解釋，因此數據有效性也受到質疑，我們認為這會削弱外界對磁化率數據的信心。

其中，磁化率是判斷材料是否進入超導態的重要依據之一。

（材料進入超導態的兩個依據：磁化率在某種條件下突變為 -1，具備完全抗磁性；電阻突然消失，具備絕對 0 電阻）

簡單來說，Nature 認為論文作者在處理非常關鍵的磁化率數據時，采用了一種不尋常的方法，卻沒有解釋為什么要用這個方法。

被質疑的兩張圖片長這樣：

△圖 2a 和圖 7d

乍一看似乎沒什么問題：圖 2a 表示在不同壓力的情況下，這種材料在達到不同特定溫度時，磁化率均會出現突變，意味著進入了超導態；圖 7d 是其他壓力下的磁化率變化。

但如果對部分數據進行簡單的處理，就會發現一些奇怪的地方。

例如，對一組實驗數據點求差分（difference，前一個數據減去后一個數據，相當于求導）。正常情況下，經過差分處理的數據，通常會呈現出一個無規律的形狀，因為噪聲是無規律的。

然而對這篇論文的實驗數據求差分后，得到的形狀是這樣的（幾乎全部呈現為 0.16555 的整數倍）：

△點的間距非常有規律

再去掉差分后，數據形狀與原來相比有了翻天覆地的變化：

△與圖 a 和 b 相比，看起來完全不一樣了

盡管作者們表示，這是他們為了去除背景噪音進行的操作，但 Nature 卻認為 " 這種方法并不具有說服力 "。

除了 Nature 以外，研發出第一個超導氫化物的馬普所實驗物理學家 Mikhail Eremets，還嘗試對這次實驗進行了復現。

然而他復現了 6 次，全部都以失敗告終（也與論文作者不愿意透露材料細節有關，復現材料的具體占比與論文可能有出入）。

投稿僅 2 個月就登上 Nature 封面

這篇引起爭議的論文，據稱發現了人類第一個室溫超導體。

這是一種氫 - 硫 - 碳組成的材料，在尖對尖鉆石產生的極大壓力下產生 15 ℃左右的超導現象。

具體來說，論文將兩種氫化物混合在一起，然后在超高壓下讓整個混合物重新組合。

他們選擇了硫化氫（一種臭雞蛋氣味氣體）和甲烷（天然氣主要成分），將這兩種物質與鉑電極一起放在金剛石砧中。

金剛石砧是兩個 " 尖對尖 " 金剛石，在二者之間可以產生巨大的壓力，可以達到幾百萬個大氣壓，當壓力超過 4 萬個大氣壓時，研究人員用綠色激光照射數小時，破壞硫 - 硫鍵，從而形成硫 - 氫化合物。

研究發現，當壓力到達到 267 萬個大氣壓時，只需把樣品降低至 15 ° C，就能看到電阻消失，這也是材料進入超導態的另一個重要證據（還有一個是磁化率）。

這篇論文發出來后，當時在學術界引起了巨大轟動。

要知道，低溫條件一直是限制超導體應用的巨大阻礙。

直到 1987 年，美籍華裔物理學家朱經武發現了液氮（77K，約 -196 ℃）溫區的 " 高溫超導體 " 釔鋇銅氧，超導體才開始被廣泛應用于磁懸浮、超導計算機、核磁共振成像、手機信號基站等領域。

△完全抗磁性可用于磁懸浮

不過無需額外冷卻的室溫超導體，一直是科學家們的終極追求。（注意在超導中，室溫比 " 高溫 " 的溫度要高）

所以盡管這種新材料需要極高壓條件實現超導態（大約是地球核心的 75%）、實際應用價值有限，卻仍然是超導界的 " 里程碑事件 "。

論文一經投出，就被 Nature 接收，僅 2 個月后直接刊登上封面。

研究成果還入選了 2020 年《物理世界》十大突破事件、2020 年 Science 十大突破事件。

△圖源 Science 2020 年度十大突破

截至被撤稿前，它的被引用次數已經有365 次。

憑借該研究，論文作者們（來自羅切斯特大學、英特爾公司和內華達大學拉斯維加斯分校）也拿到了很多重磅獎項，又以兩位通訊作者為代表。

通訊作者之一蘭加 · 迪亞斯（Ranga P.Dias），是羅切斯特大學物理系助理教授。憑借室溫超導體，他被《時代》雜志評選為全球 100 位最具影響力創新者、獲得美國國家科學基金會頒發的 CAREER 獎。

通訊作者之二阿什坎 · 薩拉瑪特（Ashkan Salamat），內達華大學拉斯維加斯分校助理教授。從他的主頁來看，近兩年大部分學術新聞報道，都集中在這篇室溫超導論文上。

△迪亞斯（左）和薩拉瑪特（右）

值得一提的是，迪亞斯和薩拉瑪特已經為此成立公司，基于現有研究成果來開發商用室溫超導體。

然而，發出后不到 2 個月，這篇論文就陷入了造假輿論風波，隨著時間推移非但沒有解除，反而引來了更多學界人士的質疑。

發表兩年爭議不斷

如果淺看一下這篇論文的主頁，會發現它早在發布兩個月后，就更新過一次內容。

然而，隨著更多細節被披露，論文的爭議聲卻越來越大。2021 年 8 月 25 日，核心爭議點出現：關于磁化率數據的問題。

在這樣的聲浪下，Nature 的論文主頁上接連出現了 " 三連警告 "，并正式于今年 9 月 26 日撤稿論文。

這中間究竟發生了什么？

最先站出來質疑的核心人物，是一位名叫豪爾赫 · 赫西（Jorge Hirsch）的加州大學圣迭戈分校理論物理學家。

學術圈衡量學者影響的重要指標h 指數，就是他提出來的。

論文發表后，赫西第一時間向團隊申請查看原始數據，但一再遭到拒絕。

對此通訊作者迪亞斯表示，當時研究成果正在申請專利，律師要求數據暫時保密。

這并未讓赫西停下質疑的腳步。

2021 年，赫西針對這種超導體的完全抗磁性、磁化率等問題提出質疑，將自己的觀點、驗證數據的過程、中間遇到了哪些阻礙都寫成論文發表在 arXiv、Physica C 上，很快引起軒然大波。

此時，一直沒有正面回應質疑的迪亞斯團隊，終于在 2021 年 11 月于 arXiv 上發表了論文的原始數據和背景信號處理方法（這些內容此前在論文及補充材料中都沒有解釋）。

BUT，研究團隊遭受的質疑卻更多了。

一方面是研究態度上，康奈爾大學量子材料物理學家 Brad Ramshaw 就表示，這意味該研究從原始數據到公開數據的過程，都非常不透明。

另一方面是公開的數據本身，赫西在 arXiv 上又發表了幾篇文章，聲稱迪亞斯團隊用多項式曲線擬合數據 " 是一種捏造 "。

由于言辭過于激烈，題目直指室溫超導體或是一場科學騙局，以至于 arXiv、Physica C 接連刪除了相關文章，他也因此被 arXiv 禁言，今年 2 月起暫時無法發表文章。

他還向羅切斯特大學投訴迪亞斯團隊學術不端，但學校表示兩次調查中都沒有發現證據。

就在這個節骨眼上，事情迎來了關鍵轉折，日內瓦大學凝聚態物理學家Dirk van der Marel也出手了。

他和赫西一起發布了新文章，再次強調室溫超導體論文中的一些數據是經過人為處理的。

文章發出不久，便傳來 Nature 撤稿處理的消息，Van der Marel 表示這讓他感到鼓舞：

很高興，不只是我們覺得它有問題。

（當然，赫西覺得僅僅撤稿還不夠，因為這根本不能體現迪亞斯團隊學術不端的事實）

與兩位 " 打假人 " 相反，研究團隊卻根本不認為自己的成果是有問題的。

通訊作者之一迪亞斯表示，他們計劃在不刪減任何背景信息的情況下，將論文重新提交給 Nature。

通訊作者之二薩拉瑪特則指出，撤稿的關鍵因素在于磁化率數據的問題，但零電阻數據是沒問題的，它才是判斷高壓領域超導成果的主要證據。他還補充稱，赫西和 Van der Marel 都不是高壓物理學家：

我認為他們的一些行為已經上升到了人身攻擊，我們不會讓別人給自己潑臟水的。

薩拉瑪特還放話，歡迎大家來他們實驗室觀摩室溫超導體的研究方法，在 7 月份他們剛剛發布了一個復刻版。

（但這項成果的獨立性也遭到了質疑，因為新成果的作者和此前 Nature 論文作者團隊高度重合……）

One More Thing

常溫超導體的通訊作者迪亞斯，也是首個金屬氫成果的第一作者。

此前有研究認為，金屬氫很可能是室溫超導體材料之一，但這種材料必須在極端高壓下合成。

2017 年，Science 報道了來自哈佛大學艾薩克 · 席維拉團隊的成果，迪亞斯是團隊成員之一。

實驗室將氫氣樣本冷卻到了略高于絕對零度的溫度，還是在極高壓條件下，用金剛石對氫氣進行壓縮，成功獲得了一小塊金屬氫，這塊金屬氫樣本被保存在兩塊微小的金剛石之間。

然而，論文發表后，實驗室卻稱由于操作失誤，該金屬氫樣本已損毀或消失。

因此也有不少學者懷疑這塊金屬氫是否真的存在過。