Nature封面论文撤稿闹大了，认定首个室温超导体数据存疑

　　明敏 萧箫 发自 凹非寺
　　量子位 | 公众号 QbitAI
　　登上Nature封面的＂首个室温超导体＂重磅论文，突然被撤下了！
　　什么情况？？？
　　要知道，这篇论文当时在学术圈引起了巨大轰动，剑桥大学、马普所等众多知名学者都表示这具有＂里程碑＂一般的意义。
　　并被Science评为2020年度十大科学突破之一。
　　研究发现了人类历史上第一种室温超导体，可以在15℃＂高温＂下无任何电阻 地导电：
　　室温超导体的发现，不仅加速了超导磁体相关如粒子对撞机、核聚变等研究的进度，还可能真正降低我们平时生活中的电力传输损耗。
　　但论文公开后，质疑声浪越来越大：最初只是有人探究实验数据的合理性，到后面连实验的真实性也开始被怀疑。一位万引学者尝试复现了实验6次，全部以失败告终。
　　BUT，更令人意外的是9位作者的态度——
　　他们一致反对外界的质疑，认为自己的论文是＂经过实验和理论验证＂的结果。
　　直到这篇论文被Nature主动撤稿，他们也完全不同意＂论文涉嫌操纵数据＂这一理由。
　　所以，这项研究的核心争议点究竟是什么？证明超导现象的关键数据＂存在疑云＂
　　先来看看Nature 给出的撤稿理由：在一些关键的数据处理步骤中， （这篇论文） 使用了一种非标准化的、用户自定义的程序。
　　具体而言，这个程序指的是论文中用来处理原始数据、以生成磁化率图的背景减法 （background subtractions，用于处理嘈杂背景信号的方法） ，处理后的数据呈现在图2a和补充材料图7d中。
　　但论文却没有针对这种背景减法进行解释，因此数据有效性也受到质疑，我们认为这会削弱外界对磁化率数据的信心。
　　其中，磁化率 是判断材料是否进入超导态的重要依据之一。
　　（材料进入超导态的两个依据： 磁化率 在某种条件下突变为-1，具备完全抗磁性； 电阻 突然消失，具备绝对0电阻）
　　简单来说，Nature认为论文作者在处理非常关键的磁化率 数据时，采用了一种不寻常的方法，却没有解释为什么要用这个方法。
　　被质疑的两张图片长这样：
　　△图2a和图7d
　　乍一看似乎没什么问题：图2a表示在不同压力的情况下，这种材料在达到不同特定温度时，磁化率均会出现突变，意味着进入了超导态；图7d是其他压力下的磁化率变化。
　　但如果对部分数据进行简单的处理，就会发现一些奇怪的地方。
　　例如，对一组实验数据点求差分（difference，前一个数据减去后一个数据，相当于求导） 。正常情况下，经过差分处理的数据，通常会呈现出一个无规律的形状，因为噪声是无规律的。
　　然而对这篇论文的实验数据求差分后，得到的形状是这样的（几乎全部呈现为0.16555的整数倍） ：
　　△点的间距非常有规律
　　再去掉差分后，数据形状与原来相比有了翻天覆地的变化：
　　△与图a和b相比，看起来完全不一样了
　　尽管作者们表示，这是他们为了去除背景噪音进行的操作，但Nature却认为＂这种方法并不具有说服力＂。
　　除了Nature以外，研发出第一个超导氢化物 的马普所实验物理学家Mikhail Eremets，还尝试对这次实验进行了复现。
　　然而他复现了6次 ，全部都以失败告终（也与论文作者不愿意透露材料细节有关，复现材料的具体占比与论文可能有出入） 。投稿仅2个月就登上Nature封面
　　这篇引起争议的论文，据称发现了人类第一个室温超导体。
　　这是一种氢-硫-碳 组成的材料，在尖对尖钻石产生的极大压力下产生15℃左右的超导现象。
　　具体来说，论文将两种氢化物混合在一起，然后在超高压下让整个混合物重新组合。
　　他们选择了硫化氢（一种臭鸡蛋气味气体） 和甲烷（天然气主要成分） ，将这两种物质与铂电极一起放在金刚石砧中。
　　金刚石砧是两个＂尖对尖＂金刚石，在二者之间可以产生巨大的压力，可以达到几百万个大气压，当压力超过4万个大气压时，研究人员用绿色激光照射数小时，破坏硫-硫键，从而形成硫-氢化合物。
　　研究发现，当压力到达到267万个大气压时，只需把样品降低至15°C，就能看到电阻消失，这也是材料进入超导态的另一个重要证据（还有一个是磁化率） 。
　　这篇论文发出来后，当时在学术界引起了巨大轰动。
　　要知道，低温 条件一直是限制超导体应用的巨大阻碍。
　　直到1987年，美籍华裔物理学家朱经武发现了液氮（77K，约-196℃） 温区的＂高温超导体＂钇钡铜氧，超导体才开始被广泛应用于磁悬浮、超导计算机、核磁共振成像、手机信号基站等领域。
　　△完全抗磁性可用于磁悬浮
　　不过无需额外冷却的室温超导体 ，一直是科学家们的终极追求。（注意在超导中，室温比＂高温＂的温度要高）
　　所以尽管这种新材料需要极高压条件 实现超导态（大约是地球核心的75%） 、实际应用价值有限，却仍然是超导界的＂里程碑事件＂。
　　论文一经投出，就被Nature接收，仅2个月后直接刊登上封面。
　　研究成果还入选了2020年《物理世界》十大突破事件、2020年Science十大突破事件。
　　△图源Science 2020年度十大突破
　　截至被撤稿前，它的被引用次数已经有365次 。
　　凭借该研究，论文作者们（来自罗切斯特大学、英特尔公司和内华达大学拉斯维加斯分校） 也拿到了很多重磅奖项，又以两位通讯作者为代表。
　　通讯作者之一兰加·迪亚斯  （Ranga P.Dias） ，是罗切斯特大学物理系助理教授。凭借室温超导体，他被《时代》杂志评选为全球100位最具影响力创新者、获得美国国家科学基金会颁发的CAREER奖。
　　通讯作者之二阿什坎·萨拉玛特  （Ashkan Salamat） ，内达华大学拉斯维加斯分校助理教授。从他的主页来看，近两年大部分学术新闻报道，都集中在这篇室温超导论文上。
　　△迪亚斯（左）和萨拉玛特（右）
　　值得一提的是，迪亚斯和萨拉玛特已经为此成立公司，基于现有研究成果来开发商用室温超导体。
　　然而，发出后不到2个月，这篇论文就陷入了造假舆论风波，随着时间推移非但没有解除，反而引来了更多学界人士的质疑。发表两年争议不断
　　如果浅看一下这篇论文的主页，会发现它早在发布两个月后，就更新过一次内容。
　　然而，随着更多细节被披露，论文的争议声却越来越大。2021年8月25日，核心争议点出现：关于磁化率数据的问题。
　　在这样的声浪下，Nature的论文主页上接连出现了＂三连警告＂，并正式于今年9月26日撤稿论文。
　　这中间究竟发生了什么？
　　最先站出来质疑的核心人物，是一位名叫豪尔赫·赫西  （Jorge Hirsch） 的加州大学圣迭戈分校理论物理学家。
　　学术圈衡量学者影响力的重要指标h指数 ，就是他提出来的。
　　论文发表后，赫西第一时间向团队申请查看原始数据，但一再遭到拒绝。
　　对此通讯作者迪亚斯表示，当时研究成果正在申请专利，律师要求数据暂时保密。
　　这并未让赫西停下质疑的脚步。
　　2021年，赫西针对这种超导体的完全抗磁性、磁化率等问题提出质疑，将自己的观点、验证数据的过程、中间遇到了哪些阻碍都写成论文发表在arXiv、Physica C上，很快引起轩然大波。
　　此时，一直没有正面回应质疑的迪亚斯团队，终于在2021年11月于arXiv上发表了论文的原始数据 和背景信号处理方法（这些内容此前在论文及补充材料中都没有解释） 。
　　BUT，研究团队遭受的质疑却更多了。
　　一方面是研究态度上，康奈尔大学量子材料物理学家Brad Ramshaw就表示，这意味该研究从原始数据到公开数据的过程，都非常不透明 。
　　另一方面是公开的数据本身，赫西在arXiv上又发表了几篇文章，声称迪亚斯团队用多项式曲线拟合数据＂是一种捏造＂。
　　由于言辞过于激烈，题目直指室温超导体或是一场科学骗局 ，以至于arXiv、Physica C接连删除了相关文章，他也因此被arXiv禁言，今年2月起暂时无法发表文章。
　　他还向罗切斯特大学投诉迪亚斯团队学术不端，但学校表示两次调查中都没有发现证据。
　　就在这个节骨眼上，事情迎来了关键转折，日内瓦大学凝聚态物理学家Dirk van der Marel 也出手了。
　　他和赫西一起发布了新文章，再次强调室温超导体论文中的一些数据是经过人为处理的。
　　文章发出不久，便传来Nature撤稿处理的消息，Van der Marel表示这让他感到鼓舞：
　　很高兴，不只是我们觉得它有问题。
　　（当然，赫西觉得仅仅撤稿还不够，因为这根本不能体现迪亚斯团队学术不端的事实）
　　与两位＂打假人＂相反，研究团队却根本不认为自己的成果是有问题的。
　　通讯作者之一迪亚斯表示，他们计划在不删减任何背景信息的情况下，将论文重新提交 给Nature。
　　通讯作者之二萨拉玛特则指出，撤稿的关键因素在于磁化率数据的问题，但零电阻数据是没问题 的，它才是判断高压领域超导成果的主要证据。他还补充称，赫西和Van der Marel都不是高压物理学家：
　　我认为他们的一些行为已经上升到了人身攻击，我们不会让别人给自己泼脏水的。
　　萨拉玛特还放话，欢迎大家来他们实验室观摩室温超导体的研究方法，在7月份他们刚刚发布了一个复刻版。
　　（但这项成果的独立性也遭到了质疑，因为新成果的作者和此前Nature论文作者团队高度重合……） One More Thing
　　常温超导体的通讯作者迪亚斯，也是首个金属氢 成果的第一作者。
　　此前有研究认为，金属氢很可能是室温超导体材料之一，但这种材料必须在极端高压下合成。
　　2017年，Science报道了来自哈佛大学艾萨克·席维拉团队的成果，迪亚斯是团队成员之一。
　　实验室将氢气样本冷却到了略高于绝对零度的温度，还是在极高压条件下，用金刚石对氢气进行压缩，成功获得了一小块金属氢，这块金属氢样本被保存在两块微小的金刚石之间。
　　然而，论文发表后，实验室却称由于操作失误，该金属氢样本已损毁或消失 。
　　因此也有不少学者怀疑这块金属氢是否真的存在过。
　　参考链接：
　　[1]https://www.science.org/content/article/something-seriously-wrong-room-temperature-superconductivity-study-retracted
　　[2]https://news.ycombinator.com/item?id=32993556
　　[3]https://www.nature.com/articles/s41586-020-2801-z
　　[4]https://mp.weixin.qq.com/s/TJQ1WCM2vsKeAx2k20FA7g
　　[5]https://arxiv.org/pdf/2201.07686.pdf
　　[6]https://www.science.org/content/article/breakthrough-or-bust-claim-room-temperature-superconductivity-draws-fire
　　— 完 —
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