一场疯狂的赌博: 室温超导最新反转解读

摘要：看到类似零电阻转变那样的电阻跳变不足以敲定室温超导，因为不能确认低温区域电阻严格为零，而且除了超导转变，在理论上还有其他的转变也可能引起类似的电阻跳变。即使迪亚斯团队和海姆利团队的实验数据没有问题，他们也在进行一场疯狂的赌博。赌赢室温超导，需要两张牌，一是零电阻转变，二是整体抗磁性，即迈斯纳效应。在室温超导这个赌桌上，他们只看到其中一张牌就开始下注，押室温超导。赌赢了，走上人生巅峰；赌输了，身败名裂。科学就是这么的残酷，就是这么的刺激。 一百多年以前，我们敬爱的马克斯·韦伯老师就告诉我们：学术生涯就是一场疯狂的赌博，或者一场鲁莽的赌博。以前我对“赌博”这两个字的理解比较肤浅，认为就是一个学者赌自己能不能在学术上有所建树或者被同行认为有所建树，再具体到利益上就是一个学者赌自己能不能晋升为正教授，在我国当下的话还要赌自己能不获得四青、杰青长江乃至院士这样学术爵位。自从我误打误撞开始蹭室温超导的流量以来，也就是因为一时冲动对镥氢氮化合物室温超导的实验结果发了一个打赌吃翔的视频以来，我对“赌博”这个词语的意味有了更加深刻的理解。在本文中，我将抛开打赌这件事，对最近的室温超导的反转做一个客观中立的解读。 先讲一个小故事。在我上大学的时候，2000到2004年，每个寒暑假我都要坐二十多个小时的火车回老家，那时候卧铺一票难求，都是硬座，硬坐着回家。暑假好一点，车厢里人不多，带几张报纸，晚上熬不住了就到车厢连接处用报纸铺个地铺，睡到疼醒了就天亮了，差不多就到成都了。寒假那就惨了，遇上春运，和在京打工的老乡们一起挤着回去，挤得连厕所都上不了。那时候大部分大学生都还没有手机，更别说智能手机上网刷b站了。所以一路上就听火车上的广播节目，其中有一个栏目叫做《历史上著名的伪科学》，里面就会提到一个人，他叫约瑟夫·韦伯。他干了一件什么事情呢？在上世纪六七十年代，他尝试用大型铝制共振棒的长度变化来探测引力波。这个长度变化极其微小，而且受到很多因素的影响，极其难测。在1969年他宣称探测到了引力波，但是实验结果未能得到重复，因此受到科学界的质疑，甚至被认为是伪科学。当时火车上宣传的伪科学里面，其中有一个就是“韦伯声称发现了引力波”。不过，在后继者的持续努力下，LIGO终于在2015年探测到了引力波，来自于两个黑洞的并合。2017年，引力波的探测获得了诺贝尔物理学奖。此后，我再也没有在任何场合听说韦伯探测引力波是伪科学了。现在，韦伯被一致认为是引力波探测的先驱。 所以，我们可以看到，学术生涯真的是一场疯狂的赌博，能不能在学术上有所建树和能不能晋升为正教授，那都是小赌，真正的大赌那是要赌上自己的学术声誉，稍有不慎就有可能被认为是学术造假甚至伪科学。如果被冤枉了，有可能到死也翻不了案，因为科学的进展有可能是非常缓慢的。这样的例子，除了刚才提到的探测引力波的约瑟夫·韦伯，更加著名的还有两个人: 一个是孟德尔，由于他不是职业生物学家，他的豌豆实验在被当时被认为是造假，到死也没能翻案；另一个是尼古拉·特斯拉，当然他的争议相当大，我就不再妄议了。老铁们如果还知道类似的例子，可以在评论区留言。 来到我们的正题，最近在室温超导方面的进展和争议。2023年3月8日，美国罗切斯特大学助理教授迪亚斯在拉斯维加斯(看来美国人也认为学术生涯是一场赌博)举行的美国物理学会三月会议上报告了室温超导的最新进展，他们在一种镥氢氮化合物中观测到了近常压室温超导的证据。在之前的新闻报道里面，虽然都铺天盖地地说发现了室温超导，后来又说室温超导被推翻了，实际上都是标题党，当然里面还裹挟了一些别的情绪。但是，我们要看到，在迪亚斯的Nature论文里面，从来都没有说过发现了室温超导，而只是说在合成的一种镥氢氮化合物中观测到了室温超导的某种证据。最直接的标志就是，Nature论文的标题是《Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride》，中文直译就是《在一种氮参杂的镥氢化物中室温超导的证据》。

看到没有，人家只是说观测到了支持室温超导一个证据，根本就没有说敲定了室温超导。所以它的标题不是《Discovery of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride》，这样起标题的话那就牛了，直接敲定了室温超导。我们看到，连迪亚斯自己都是非常小心谨慎的。所以，之前所有的新闻报道都是嘘头，媒体和自媒体跟着起哄，当然还夹杂了其它的因素和情绪，我也被裹挟到里面去了，这个就不能再说了，反正我当一个小丑蹭到流量了。 迪亚斯的论文发表以后，引发了巨大的争议。从媒体和大众的角度来看，争议的东西就是室温超导到底被实现了没有，大家都想知道室温超导到底是不是真的。根据我上面的分析，如果你来问我：室温超导到底是不是真的？我没法回答你，因为目前这就是一个伪问题。因为即使迪亚斯的实验数据是真的，实验数据处理也没有问题，他们也只是观测到了室温超导的其中一个证据，就是在临界温度处有类似零电阻的转变，而这不足以敲定室温超导。所以，在媒体和大众热议的同时，学术界在争论的是什么呢？超导学术界争论的是迪亚斯的实验测量方案有没有问题？实验数据处理有没有问题？最终给出的零电阻转变的结果可不可信？甚至在理论上还有一个更加尖锐的问题：并不是只有超导转变才能展示出那样的电阻跳变，其他的转变，比如某种金属转变也可能展示出类似的行为。因为实验测到的低温区域的电阻并不是严格为零，而且获得电阻最终结果的数据处理方法很神奇，所以这个问题变得非常重要。其实这样的问题在很多物理前沿探索里面都存在，比如在相对论重离子碰撞实验中，到底有没有产生夸克胶子等离子体，这个目前还没有人敢敲定。因为很多实验信号，虽然夸克胶子等离子体理论可以解释，但是另外一些认为没有产生夸克胶子等离子体的理论也可以解释。比如之前的凝聚态物理中的天使粒子，某个实验认为看到了，但是认为没有看到天使粒子的理论也能解释相关的实验结果。再比如暗物质，虽然我们都广泛认为存在暗物质，最有力的实验证据就是那张星系旋转曲线图，但是在理论上仍然存在所谓的修改的引力理论，认为不存在暗物质，而是引力理论需要修改。如果是这样的话，那么所有寻找暗物质的努力都是徒劳的。科学有可能就是这么残酷。

回到正题。2023年6月13日，迪亚斯的铁杆支持者、美国科学院院士海姆利的团队在arXiv上发布预印本论文。

他们拿到了来自迪亚斯团队的样品，也就是说迪亚斯将样品给了他们，然后他们在伊利诺伊大学芝加哥分校的实验室和美国阿贡国家实验室对样品进行了独立的测量。从其公布的经过数据处理后的结果来看，支持之前迪亚斯的测量结果。请注意，我这里用词比较严谨，在论文的正文中公布的并不是原始的实验数据，而是经过数据处理之后的结果。至于其数据处理方法有没有问题，还有待学术界的仔细审查，之前迪亚斯的数据处理过程就被发现了各种各样的问题。直观来看，海姆利团队最新论文中零电阻转变的结果仍然和之前迪亚斯的结果一样，跳变非常的陡峭，严格一点说就是零电阻转变的宽度太小，不符合人们在之前的超导研究中建立起来的认知。

另外，海姆利团队的论文，即使测量方法、测量数据和数据处理都没有问题，仍然还不能敲定室温超导。所以论文的标题仍然是非常谨慎的，《Evidence for near-ambient superconductivity in the Lu-N-H system》，即《镥氢氮系统中室温超导的证据》。我们看到，尽管海姆利是美国科学院院士，仍然需要格外谨慎，也只是声称其观测到了支持室温超导的一个证据，支持迪亚斯之前的测量结果。 当然，这波反转把媒体和大众都搞懵了，不过的话几天以后人们就会去吃别的瓜了。那么学术界接下来要干什么呢？一是要仔细检查海姆利团队的测量方法、测量数据和数据处理方法，二是要详细了解迪亚斯的样品合成方法，因为迪亚斯和海姆利团队都强调，氮参杂的浓度对于超导可能至关重要。我们看到，即使是美国科学院院士的团队，也无法独立合成迪亚斯的样品，所以可能迪亚斯需要将样品提供给另一些实验室进行独立测量。最后，即使确认了电阻转变，也不能敲定实现了室温超导。要敲定室温超导，更关键的是对样品进行磁学测量，看看在低温区域样品是否有整体抗磁性，即所谓的迈斯纳效应，这样才能敲定测到的电阻转变真的是零电阻转变，即真的发生了超导，通俗形象地说就是我们可以实现磁悬浮了。 所以，即使目前的实验数据没有问题，迪亚斯和海姆利都在进行一场疯狂的赌博，他们只看到室温超导赌桌上的一张牌，就开始下注。 总结：学术生涯的确是一场疯狂的赌博，即便是美国科学院院士，要想干一票大的，也必须要赌上自己的学术声誉。如果赌输了那就意味着晚节不保，至少在当下会被人们认为是晚节不保。这场赌局有几种可能性。第一，迪亚斯将样品或详细合成方法提供给其他实验室，电阻转变被迅速验证，而且其它的证据比如迈斯纳效应也被测量到，从此迪亚斯走上人生巅峰，海姆利一统江湖。第二，迪亚斯将样品或详细合成方法提供给其他实验室后，虽然电阻被验证，但是没有看到迈斯纳效应，因此电阻转变可能是别的转变，室温超导黯然落幕。第三，迪亚斯不向其他团队提供样品，也不提供详细的合成方法，别的团队也无法在短时间内合成一样的样品，所以室温超导成了罗生门。当然，还有第四种可能性，也许很多年以后，高压物理的实验技术更加成熟和精确，到时候也许会发现镥氢氮确实是室温超导，但是，那时候可能迪亚斯已经老了，海姆利早已过世。科学，就是这么的残酷，就是这么的刺激。