上科学课时,或许我们都曾被生物的物种分类弄得晕头转向,也曾为了计算物理中的电路串联和并联搞得焦头烂额。无论最终成绩如何,我们都会一致同意科学对生活有益,也为社会发展做出贡献。

科学发展的历史,可追溯至公元前3000年的古埃及和两河流域文明,经16世纪的科学革命复苏,由哥白尼、伽利略、牛顿等科学巨匠提倡的研究方法,奠定了近代科学的基础。简单来说,科学作为一种知识体系,收集并整理对于自然万物的观察、实验、测试和预测。

比如老少皆知的太阳系,是以太阳为中心,由包括地球在内的八大行星环绕而成的系统。但在中世纪之前,大多数人都认为地球处于宇宙中心,静止不动,称为“地心说”。随着越来越多对星体的观测,地心说越来越难以自圆其说,最终被哥白尼倡导的“日心说”取代,并由基于牛顿万有引力理论的科学模型所完善。这漫长的求真过程,观察、实验、测试、预测,缺一不可。

倘若我们活在一个完美世界,科学必定能带来真善美的成果。然而世界并不完美,科学也不仅是试管和粒子对撞机里的产物。摇晃试管,按下按钮的既是无数的科学工作者,也是充满人性的人类。

贵为现代科学之父的牛顿,曾在1720年英国南海公司的股灾中亏损2万英镑,叹道:“我可以计算天体的运行轨道,却无法计算人性的疯狂。”在人性的作祟下,科学界不乏造假、剽窃、灌水等丑闻。

著名天文学家萨根(Carl Sagan)曾在1980年提出:“超凡主张须有超凡证据”(extraordinary claims require extraordinary evidence),提倡科学工作者必须为其主张的理论提供强有力的科学证据。

一个极佳的案例是2013年诺贝尔物理奖,希格斯玻色子(Higgs Boson)的发现和证实。从1964年发表理论论文,至2013年实验结果确认,物理学家花了40多年寻找“超凡证据”,以确认希氏色子的存在。

进行实验的欧洲核子研究组织(CERN)治学严谨,为确保彼此的实验结果独立,规定旗下两个实验小组不能互通音讯,结果两组实验互相吻合,统计错误机率低于百万分之一。

高温超导体飘浮在磁铁上。超导体具有排除磁场的能力。(互联网)

科学突破或欺诈?

固态物理界近日最火爆的科学造假新闻,非美国纽约罗彻斯特大学的迪亚斯(Ranga Dias)莫属。他带领的研究团队于2023年发表第三篇有关“室温超导体”现象的论文,再次被《自然》杂志撤回,名誉扫地。他被指责捏造大量实验数据,加上其他共同作者向出版社主动要求撤回论文,造成本次撤稿事件让全球固态物理界和学者们蒙羞。

室温超导若能成真,能够解决能源消耗、电脑计算速度等大难题,将会是物理界一项巨大突破。迪亚斯早在2020年担任助理教授时,已在《自然》上刊登论文,宣称在260大气压的压强下,在碳—氢—硫的混合物里实现了室温超导。

这平地一声雷的消息顿时在物理界炸开了锅,即使权威杂志《科学》将其列为2020年度十大突破之一,许多相关领域的物理学家仍发出质疑,包括美国科学家赫希(Jorge Hirsch)分析有关数据后,在2021年8月刊登了一篇文章,标题直接点出迪亚斯的研究是“科学诈欺”(a probable scientific fraud)。

由于其他实验团队无法重复其实验结果,不符合科学界所谓的“再现性”(reproducibility),因此《自然》于2022年决定撤稿。

一波未平,一波又起。迪亚斯另一篇2021年刊登于顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)的文章涉嫌抄袭同侪的博士论文,在独立调查委员会的审核下,发现数据相似度极高,也于2023年撤回文章。

迄今,迪亚斯总计有三篇关于室温超导的文章被撤稿,他最终于今天初被其任职的大学开除,解散其实验团队。

科研背后的目的

迪亚斯事件只是冰山一角,要不是他宣称的发现过于非凡、超乎想象,难保不会在海量的文献中被忽略。根据一份2022年的统计,每年刊登的科研文章多达514万,平均每小时将近600篇。如此庞大的信息量,让人细思极恐——这些文章,凝聚了多少科研人员的血汗,为谁而写?背后的目的,只是为了科学研究吗?

迪亚斯在2020年曾与其合作者开设了一家初创公司,取名“天外材料”(Unearthly Materials),并在罗彻斯特大学的背书支持下,着手将其实验专利商业化。如今,这一切已成梦幻泡影。

前文提到科学必须有着“观察、实验、测试、预测”的元素,迪亚斯的研究就犯了无法测试、无法预测的错误。若能秉持着做好科学的精神,科学成果才能造福人类。

*标题中的“发表还是灭亡”, 原文为“Publish or Perish”,形容科研人员发表论文所面对的极度压力。

超导体是节能福音

超导现象(superconductivity)指的是材料在某个温度下,电阻变零的现象。寻常材质,通常温度越低,其电阻越小,但仍会保持一个最小值的电阻。反之,有着超导现象的材质(称为超导体),其电阻会骤降为零。

当电阻为零的时候,电流无需能量即可不断地持续流动。换言之,若有一天我们的电器、电灯都有超导特质的话,便能永远运转,无需能量供电(我们也无需缴电费)。室温超导研究,着重于发现和合成在室温下(25摄氏度左右)就能超导的材料。

然而,目前已知温度最高的超导体是极度高压下的硫化氢,会在零下70摄氏度产生超导现象。室温超导,仍然是一个遥远的目标。