Dias研究组在《Nature》上的文章《一种氮掺杂镥氢化物中近常温常压超导的迹象》
闻海虎研究组在《Nature》上的文章《Lu-N-H材料近室温超导不存在》
贝叶斯定理
《第一个室温常压超导体》
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)
达克效应
《Pb-Cu-PO4超导体在常温常压下实现悬浮及其机理》
韩国科学家论文中的超导磁悬浮图(第二篇预印本的图4(b))。
真正的超导体能够磁悬浮在磁体下方。
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
《373 K超导体》
·居然三言两语就给出了一个解释,如此充满信心,这正说明他们其实是“不知道自己不知道”,处于一种无知者无畏的状态。这在心理学上叫做“达克效应”(Dunning-Kruger effect),即知识程度最低的人反而最自信,我感觉这群韩国科学家就是陷在里面了。
最近,全世界又被“室温超导”刷屏了。为什么要说“又”呢?因为3月的时候,就有一位罗切斯特大学的Ranga Dias教授宣称自己实现了室温超导,但仅仅两个月以后,就被南京大学闻海虎教授团队发表论文推翻了。现在又过了两个月,居然又有一群韩国科学家出来说自己实现了室温超导,这也太……奇妙了。
Dias研究组在《Nature》上的文章《一种氮掺杂镥氢化物中近常温常压超导的迹象》
闻海虎研究组在《Nature》上的文章《Lu-N-H材料近室温超导不存在》
其实,熟悉科学界运行机制的人都知道,过度夸张的宣称是常有的事,所以我对这事的初始相信程度就很低。用贝叶斯统计(Bayes statistics)的语言说,这事为真的先验概率就很低。但毕竟室温超导是关系全人类命运的重大课题,所以我还是认真去做了一些调研。令人哭笑不得的是,调研的结果是我对它的相信程度更低了,后验概率几乎降到了0。简而言之就是,这群人对超导似乎是彻头彻尾的外行。他们甚至比Dias还不靠谱,Dias跟他们一比都成很有节操了!
贝叶斯定理
首先,Dias好歹是在《Nature》上通过评审正式发了篇论文,事前还在美国物理学会3月会议上做了个正式的学术报告,而这群韩国科学家呢?他们只是在学术预印本平台arXiv上传了一篇文章,预印本的意思就是没有经过同行审稿的,只是他们自说自话,这可信度就完全不可同日而语了。
《第一个室温常压超导体》
当然,在正式发表之前先发个预印本也很正常。但他们这篇预印本文章的标题实在是太赤裸裸了,直接就叫做《第一个室温常压超导体》(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor)!再来看论文摘要第一句:“全世界第一次,我们成功地合成了室温常压超导体(临界温度超过400 K,即127℃)……”(For the first time in the world, we succeeded in synthesizing the room-temperature superconductor (Tc ≥ 400 K, 127℃) working at ambient pressure with a modified lead-apatite (LK-99) structure.)
学术界之外的人可能不知道这种表述方式有什么问题,但学术界之内的人都知道这是十分可笑的,因为它直接表现出这些人追求的是名利,而不是科学真理。如果是真正的科学家做出了一个真正重大的成果,他们的表述会尽量客观,尽量克制,有一分证据说一分话,生怕说过头造成反效果。例如他们会多用被动语态,多说“什么实验证明了什么”,而不是说“我自己发现了什么,我是天下第一”。所以从这群韩国科学家的标题和第一句话,就让我感觉他们的名利心简直是跃然纸上,显得十分民科。
再往下看,我又看到一个大雷,这个大雷可能是一般科技媒体记者很少了解的。他们宣称自己的结论有多种实验测量的支持,然后!他们就堂而皇之给出了一番理论解释,说这种超导来自Cu2+离子取代Pb2+离子导致的体积收缩,而不是来自外界因素如温度和压强(The superconductivity of LK-99 originates from minute structural distortion by a slight volume shrinkage (0.48 %), not by external factors such as temperature and pressure. The shrinkage is caused by Cu2+substitution of Pb2+(2) ions in the insulating network of Pb(2)-phosphate and it generates the stress)。
外行可能会觉得,给出实验现象之后再给个理论解释,不是很正常吗?但实际上,对室温常压超导来说这就很不正常。请注意,韩国团队做的是室温而且常压的超导,这比Dias的室温超导还要夸张,他宣称的室温超导还需要一万个大气压的压强呢,韩国团队直接就是常压。
这里有个重要的知识点,就是超导是有个理论解释的,叫做BCS理论,以三位提出者Bardeen、Cooper和Schrieffer的姓氏首字母命名,他们因此获得了1972年诺贝尔物理学奖。根据BCS理论的预测,常压下的超导转变温度不能超过40 K,即-233℃,这个上限叫做麦克米兰极限(McMillan limit)。
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)
不过,后来确实发现了常压下超过40 K的超导材料,如1986年发现的铜氧化物材料和2008年发现的铁基超导材料。这说明它们超出了BCS理论的适用范围,学术界因此把它们称为高温超导。这是一个十分好笑的术语,说到高温普通人可能以为至少也得几百摄氏度,但在超导领域里,高温的意思是仅仅超过40 K!这个温度甚至低于液氮的温度77 K,更比室温低得多。所以如果你知道在超导领域里高温低于室温,高温超导早就实现了,室温超导却还没有,你的知识水平就超过了90%的人!
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)
如果你再知道高温超导理论是个尚未解决的问题,你的知识水平就超过了99%的人。从八十年代到现在,都快40年了,但高温超导的理论仍然是五花八门,莫衷一是,没有一个理论能够真正解决问题。结果就是,整个超导领域都冷下去了,远没有八十年代那么火热了。
了解了这些背景,你就会知道,高温超导的实验和理论其实是两回事。即使给出了一个高温超导的实验事实,对它的理论解释也仍然是很不清楚的,需要很多人继续努力很长时间。假如韩国团队的室温常压超导结果是真的,那就意味着它超过了麦克米兰极限,所以它一定不是BCS理论能够解释的,一定需要某种现在还不清楚的理论。
然而他们居然三言两语就给出了一个解释,如此充满信心,这正说明他们其实是“不知道自己不知道”,处于一种无知者无畏的状态。这种信心是一种典型的民科表现,就好像有人号称自己能三言两语证明哥德巴赫猜想或者解决可控核聚变,在内行看来这只能说明他们具有一种虚妄的信心,说明他们什么都不懂,连这些问题困难在哪里都不知道。这在心理学上叫做“达克效应”(Dunning-Kruger effect),即知识程度最低的人反而最自信,我感觉这群韩国科学家就是陷在里面了。
达克效应
后面还有一个大雷。这群韩国科学家在arXiv上发了一篇预印本之后仅仅两个半小时,居然又上传了一篇预印本。这第二篇文章的标题倒是正常多了,叫做《Pb-Cu-PO4超导体在常温常压下实现悬浮及其机理》(Superconductor Pb10−xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism),——好吧,也不是十分正常,但至少比第一篇的标题《第一个室温常压超导体》正常多了!
《Pb-Cu-PO4超导体在常温常压下实现悬浮及其机理》
令人吐血的是,第一篇文章只有三个作者,第二篇作者却有六个作者,而且没有带上第一篇文章的第三作者(Young-Wan Kwon)。这种乱象很令人怀疑他们发生了内讧:还没得到学术界的承认,就已经为诺贝尔奖怎么分打起来了?!
暂且不管这些乱哄哄的人事纠纷,我们专心来看科学内容。现在网上传的韩国科学家号称实现超导磁悬浮的视频,就出自这第二篇文章。他们显示,自己的样品在磁体上能够部分地翘起来,他们说这就是超导磁悬浮。
韩国科学家论文中的超导磁悬浮图(第二篇预印本的图4(b))。
然而这又令我陷入了沉思,因为我看过另一个视频,以色列特拉维夫大学的科学家在2011年做的,他们的目的就是介绍超导磁悬浮。里边清楚地显示,超导磁悬浮是完全的浮在空中,而不是像韩国团队的样品这样一侧靠在底座上。更厉害的是,超导体还可以悬浮在磁体的下方!然后你把它推一下,它就会在下方悬空绕着磁体转圈。前述韩国科学家的视频,相形之下真是画虎不成反类犬,让人啼笑皆非。
真正的超导体能够磁悬浮在磁体下方。
这让我想起《西游记》第二回里的一个情节。孙悟空找菩提祖师学艺,有一天菩提祖师问他会不会腾云,悟空说会了。然后呢?
悟空弄本事,将身一耸,打了个连扯跟头,跳离地有五六丈,踏云霞去勾有顿饭之时,返复不上三里远近,落在面前,带手道:“师父,这就是飞举腾云了。”祖师笑道:“这个算不得腾云,只算得爬云而已!”
没错,这正是我对前述韩国团队这个所谓超导磁悬浮视频的看法。你这就好比爬云,不算腾云!你说你实现了超导磁悬浮,但这个视频却正证明了你没有实现,说不定你连什么是真正的超导磁悬浮都不懂!
最近还有很多人在传,中国很多科研机构正在复现这个工作,看起来希望很大。但实际上,与其听那些道听途说,不如看看真正的超导专家闻海虎教授的解读,就是在5月刚刚发文推翻Dias的结果的那位老师。闻老师接受《科技日报》采访,分析了韩国团队的数据,结论是其实没有任何零电阻的证据,他们是错误地理解了自己的数据,把一个没有超导的材料当成了超导。所以,这事在科技界基本已经确定了,没戏。
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
有人可能会说,即使韩国科学家没有实现超导,也发现了一类很有应用前景的磁性材料。但实际上,磁性材料已经发现很多了,他们这个至少目前还没有显示出任何特别的价值。这个讨论的前提还是他们清楚他们合成的是什么,可现在他们仍然认为他们合成的是超导呢!
最后,还有一点可以吐槽的是这群韩国科学家的单位。第一篇文章的前两位作者来自Quantum Energy Research Centre, Inc.,翻译成中文是什么呢?量子能源研究中心,这个机构虽然没人听说过,但至少还像个科研机构,然而后面还有个Inc.,这个词是Incorporated的简写,即股份有限公司。也就是说,这两位韩国科学家来自“量子能源研究中心股份有限公司”。不好意思地说,这怎么听怎么像个皮包公司。
其实,超导就跟相对论、量子理论一样,是民科扎堆出没的领域,而民科经常给自己成立一个山寨的科研机构。例如2016年,就有一位老兄在arXiv上发过一篇预印本,标题叫《373 K超导体》(373 K Superconductors)。373 K就是100℃,所以这哥们的宣称是自己造出了一种能在沸水中超导的材料。他来自什么单位呢?赫然就叫做“373 K超导体私人研究所”(373K-SUPERCONDUCTORS, Private Research Institute)!
《373 K超导体》
不得不说“人外有人,天外有天”。韩国团队宣称自己实现了第一个室温常压超导体,实际上按照同样的标准,373 K那位已经珠玉在前,双方要不要为了争夺诺贝尔奖先打一架呢?
(作者袁岚峰,系中国科学院科学传播研究中心副主任,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,科技与战略风云学会会长。原标题《韩国科学家声称实现室温超导?可他们的做事方式就证明他们不靠谱 | 袁岚峰》,本文首发“风云之声”微信公众号,澎湃科技获作者授权转载。)
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
Dias研究组在《Nature》上的文章《一种氮掺杂镥氢化物中近常温常压超导的迹象》
闻海虎研究组在《Nature》上的文章《Lu-N-H材料近室温超导不存在》
《第一个室温常压超导体》
韩国科学家论文中的超导磁悬浮图(第二篇预印本的图4(b))。
真正的超导体能够磁悬浮在磁体下方。
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)
达克效应
《373 K超导体》
《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》
1998年诺贝尔化学奖颁给两位对计算化学做出巨大贡献的科学家,其中Walther Kohn的获奖理由就是“由于他发展了密度泛函理论”(https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1998/summary/)
·这篇理论文章的结果即使是正确的,意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离,就好比从预测某位孕妇可能要生了,到预测这位小朋友将来能得诺贝尔奖,那么大。
关于最近韩国科学家宣称的室温常压超导,我已经写了一篇文章,基本解释清了这个问题。最基本的结论是,他们的数据不足以支撑自己的宣称,实际上没有任何零电阻的证据,他们错把一个没有超导的材料当成了超导。
这不是我一个人的看法,而是超导实验专家、南京大学闻海虎教授的看法。他在接受《科技日报》采访时,分析了各种实验数据的错漏,得到结论,这是超导假象。
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
其实两个月之前,闻海虎老师刚刚在《Nature》上发了篇文章,证伪了3月引发轰动的罗切斯特大学Ranga Dias教授宣称的室温超导。
Dias研究组在《Nature》上的文章《一种氮掺杂镥氢化物中近常温常压超导的迹象》
闻海虎研究组在《Nature》上的文章《Lu-N-H材料近室温超导不存在》
除了闻老师的解读之外,我从我对科学规范和对超导的了解出发,也能看出很多荒诞之处。例如韩国团队第一篇文章的标题叫做《第一个室温常压超导体》(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor),摘要第一句话是“全世界第一次,我们成功地合成了室温常压超导体(临界温度超过400 K,即127℃)……”(For the first time in the world, we succeeded in synthesizing the room-temperature superconductor (Tc ≥ 400 K, 127℃) working at ambient pressure with a modified lead-apatite (LK-99) structure.)前两位作者的单位写的是“量子能源研究中心股份有限公司”(Quantum Energy Research Centre, Inc.)。诸如此类,这些都是典型的民科作风,极大地降低了他们的可信度。
《第一个室温常压超导体》
韩国科学家出示的最强的证据,是所谓超导磁悬浮的视频。
韩国科学家论文中的超导磁悬浮图(第二篇预印本的图4(b))。
但对内行来说,这反而是他们没有实现超导的证据。因为如一个以色列特拉维夫大学科学家2011年的科普视频所示,真正的超导磁悬浮是完全的浮在空中,而不是像韩国团队的样品这样一侧靠在底座上。更厉害的是,超导体还可以悬浮在磁体的下方!然后你把它推一下,它就会在下方悬空绕着磁体转圈。前述视频,相形之下就像《西游记》第二回里菩提祖师说孙悟空,“这个算不得腾云,只算得爬云而已”!
真正的超导体能够磁悬浮在磁体下方。
此外,我虽然不是超导专业的,但作为理论工作者,也知道一点超导领域的基础知识:根据解释常规超导的BCS理论,常压下的超导转变温度不能超过40 K,这叫做麦克米兰极限(McMillan limit)。
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)
后来发现了不少超过这个极限的超导体(如铜氧化物超导和铁基超导),于是学术界就把它们称为高温超导。
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)
一个关键点是,高温超导的理论至今没有建立起来。也就是说,只要是在常压下超过40 K的超导,就必然是BCS理论不适用的,必然需要某种现在还不清楚的理论。只要是学过超导理论的,都知道这一点。
由此就能看出这群人一个巨大的疑点。他们宣称的既然是400 K而且常压的超导,那自然是超出麦克米兰极限,自然是需要某种新理论解释的。然而他们居然三言两语就给出了一个解释,说这种超导来自Cu2+离子取代Pb2+离子导致的体积收缩,而不是来自外界因素如温度和压强(The superconductivity of LK-99 originates from minute structural distortion by a slight volume shrinkage (0.48%), not by external factors such as temperature and pressure. The shrinkage is caused by Cu2+ substitution of Pb2+(2) ions in the insulating network of Pb(2)-phosphate and it generates the stress)。这就是完全不对的,即使这个实验现象是真的,也根本不应该有这样简单的理论解释。
所以综合这些疑点,我觉得最合理的解释是,这群人基本是超导的外行,处于“不知道自己不知道”的水平。
达克效应
历史上这样的例子很多。例如2016年就有一位老兄,发了篇预印本文章,标题叫做《373 K超导体》(373 K Superconductors),他的单位赫然就叫做“373 K超导体私人研究所”(373K-SUPERCONDUCTORS, Private Research Institute)!
《373 K超导体》
我这篇文章发了以后,这两天还有不少人在传,说某某单位复现了韩国团队的实验结果、某人发了理论文章解释这个材料为什么能超导之类(室温超导复现失败?北航连发两文未发现超导磁悬浮,但美国国家实验室计算证实理论上存在)。实际上,仔细看看就会发现,都不出我上面解读的这些范围。
这其中,我觉得我可以特别解读一下那篇所谓解释了超导的理论文章。因为这个理论刚好在我的知识范围之内,而在中文互联网上可能还没有专业人士出来解读,所以有不少误解,以为它有多大的重要性。
此文的标题叫做《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》(Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite),基本内容是说作者(此文只有一位作者)做了密度泛函理论(density functional theory)计算,发现这种材料在费米能级具有相关的孤立平坦能带,这是高温超导材料的普遍信号。
《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》
这个计算很可能是正确的,但这个计算结果能说明的问题其实是很少的。密度泛函理论我读博士的时候就整天用,它是目前最常用的电子结构计算方法之一。
1998年诺贝尔化学奖颁给两位对计算化学做出巨大贡献的科学家,其中Walther Kohn的获奖理由就是“由于他发展了密度泛函理论”(https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1998/summary/)
然而需要明白(下面的话我是对内行说的,可能至少需要化学专业研究生的水平才能完全理解),能带是一种平均场近似的语言(平均场的意思是,假定对于一个电子而言,其他电子的影响可以描述成一个平均的场,而跟这些电子的瞬间位置无关,这样就可以把各个电子的运动分开考虑)。跟平均场相对的叫做强关联(即多个电子的运动互相关联,不能把它们分开),强关联会给计算增加极大的困难。超导是一种强关联现象,而强关联现象目前没有精确的计算方法。
因此,用这种计算是不能可靠地预测超导的,最多只能说在这种近似理论下得到这种结果,是有利于出现超导的,但是不是真的超导,没法算出来。这也正是我前面说的,高温超导理论目前还没建立起来,谁也不能单凭理论计算就确定某个材料能“高温”超导。假如有这样的理论,提出者早就得诺贝尔奖了。
而且别忘了,BCS理论的麦克米兰极限仍然存在,这是个严格的理论。所以即使通过平均场计算预测某个材料可能有超导,也只能在超导转变温度低于40 K的时候做比较定量的预测。如果超过了40 K,仍然是理解不清的。所以,这篇理论文章的结果即使是正确的,意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离,就好比从预测某位孕妇可能要生了,到预测这位小朋友将来能得诺贝尔奖,那么大。
大家明白了吗?
(作者袁岚峰,系中国科学院科学传播研究中心副主任,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,科技与战略风云学会会长。原标题《韩国科学家的室温超导反转了?其实完全没有 | 袁岚峰》,本文首发“风云之声”微信公众号,澎湃科技获作者授权转载。)
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)。
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)。
神威太湖之光。
《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》
·如果说,有人复现了这种材料有磁性质,那是可以成立的。如果说,有人复现了这种材料有室温超导,那是完全不成立的。
最近,韩国科学家宣称的室温常压超导成了全球最热的话题之一。我基于自己的专业知识以及我看到的超导专家的解读,写了两篇文章(韩国科学家声称实现室温超导?可他们的做事方式就证明他们不靠谱)(韩国科学家的室温超导反转了?其实完全没有),基本解释清了这个问题。最基本的结论是,这些韩国科学家并没有实现超导,他们错把一个没有超导的材料当成了超导。
这其中一个很强烈的证据,就是超导实验专家、南京大学闻海虎教授在接受《科技日报》采访时,指出了韩国科学家在各种实验数据方面的错漏,指出他们实际上没有任何零电阻的证据。闻老师很明确地说,这是超导假象。
闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。
不过,最近有不少网友和媒体来问我说,听说有研究组复现了韩国团队的结果,请问是怎么回事?有记者引用的说法是,中美俄都有研究组复现了韩国团队的结果,中俄是实验,美国是理论。这听起来,室温超导得到了很多支持?
看来这类问题具有一定的典型性,我就在这里简短地解读一下。最基本的回答是,这种说法可能错误了理解“复现”这个词。如果说,有人复现了这种材料有磁性质,那是可以成立的。如果说,有人复现了这种材料有室温超导,那是完全不成立的。
我们可以打个比方,把材料各种性质的稀奇程度用下围棋的水平来比喻。比如说,有抗磁性是初段(绝大多数材料都有抗磁性,例如水,有人能把青蛙加磁场悬浮起来,就是因为水有抗磁性),有铁磁性(例如铁、钴、镍)是三段,有常规超导(40 K以下的超导,能用BCS理论解释的,例如水银、铌三锡)是五段,有高温超导(超过40 K,BCS理论不足以解释,需要某种现在还不清楚的理论解释的,例如1986年发现的铜氧化物超导和2008年发现的铁基超导)是七段,那么室温超导可以算是九段(目前还没实现,许多人在尝试通过加压强来实现这个目标),而室温常压超导可以算作十段(比高压下的室温超导还要难得多,目前完全没有理论指导)。
1972年诺贝尔物理学奖(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/)。
1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家(https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/)。
用这样的比喻,就可以说,韩国科学家宣称自己的材料达到了十段,但闻海虎老师的分析是,目前看来它最多只有三段。这个材料肯定有某种磁性,究竟是抗磁性还是铁磁性还需要更多实验数据。那些所谓实验复现,都是在这个层面,说它有磁性,但本来就没人否认它有磁性啊?然而真正重要的是它宣称自己达到了十段,但现在完全没有证据证明它达到了五段,更不用说十段了。所以我感到很有趣,为什么有这么多人对着一个三段的实验证据沸腾,他们把它错误地当成了十段。
而且还有一点值得强调的是:目前包括原始论文和“复现”结果,均未经过同行评议后发表在正规科学期刊。而同行评议是鉴别“段位”的第一步,未经同行评议的论文,只能当做网络“发帖”而已。也就是说,目前还不能确认任何的段位。
在实验方面,为什么韩国科学家的证据不足以证明这种材料是超导,我前面两篇文章已经解释过两次了,在这里不再赘述。在理论方面,就是记者问的,所谓美国劳伦斯伯克利国家实验室提交了一篇论文,使用美国能源部的计算能力进行模拟,为这种材料的超导性找到了理论基础。这个问题可能值得好好解读一下,因为我自己就是做理论的,相对比较了解公众容易在什么地方迷惑。
首先最基础的,这篇文章压根没有“复现”这种材料具有超导,更不用说室温超导。它说的是,计算显示这种材料具有一些性质(平坦的能带),根据经验这些性质跟超导的关联性比较高,所以这对超导是有利的。仅此而已。用前面下围棋的比喻来说,就是我感觉你有可能达到五段,但这只是个可能,至于十段就更没影子了。
然后,这篇文章并不能代表劳伦斯伯克利国家实验室的官方态度,因为它只是这个实验室的一位研究人员发了一篇预印本(不是正式论文)。比如说我做了一个计算,写一篇文稿发到arXiv去,难道就能说我代表了中国科学技术大学的态度吗?当然不能。
至于说用到美国能源部的算力,同样是在外行听起来好像是有权威机构背书,实际上不能说明任何问题,因为这只是租用人家的计算机时间而已。好比我在中国的超级计算机“神威太湖之光”上做个计算,就说神威太湖之光支持我的结果,这可以吗?当然不可以,因为人家只是提供算力而已,算得对不对完全是使用者的事。
神威太湖之光。
最后,如果大家对计算化学理论感兴趣,我可以稍微讲一些专业的解读。此文的标题叫做《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》(Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite),基本内容是说作者做了密度泛函理论(density functional theory)计算,发现这种材料在费米能级具有相关的孤立平坦能带(correlated flat bands at the Fermi level),这是高温超导材料的普遍信号(common signature)。
《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》
学过计算化学的人会明白,能带是一种平均场近似的语言(平均场的意思是,假定对于一个电子而言,其他电子的影响可以描述成一个平均的场,而跟这些电子的瞬间位置无关,这样就可以把各个电子的运动分开考虑)。跟平均场相对的叫做强关联(即多个电子的运动互相关联,不能把它们分开),强关联会给计算增加极大的困难。超导是一种强关联现象,而强关联现象目前没有精确的计算方法。
因此,用这种计算是不能可靠地预测超导的。最多只能说在这种近似理论下得到这种结果,是有利于出现超导的,但是不是真的超导,没法算出来。
而且学过超导理论的人还知道,BCS理论有个麦克米兰极限(McMillan limit),意思是常压下的超导转变温度不能超过40 K。超过40 K就是高温超导了,而高温超导的理论直到现在都不清楚。所以即使通过平均场计算预测某个材料可能有超导,也只能在超导转变温度低于40 K的时候做比较定量的预测。如果超过40 K,仍然是一头雾水。
所以,这篇理论文章的结果即使是正确的,意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离,就好比说某人“有可能会下围棋”和说此人“已经是世界第一高手”之间的距离。这根本不叫“复现”。
大家明白了吗?
(作者袁岚峰,系中国科学院科学传播研究中心副主任,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,科技与战略风云学会会长。原标题《中美俄科学家复现韩国的室温超导?你可能误解了“复现”|袁岚峰》,本文首发“风云之声”微信公众号,澎湃科技获作者授权转载。)