這距離「狼」上一次來到?jīng)]過多久。今年 3 月 7 日,美國羅切斯特大學(xué)助理教授 Ranga Dias 團(tuán)隊(duì)在美國物理學(xué)會(huì) 3 月會(huì)議(APS March Meeting,一年一度,主要內(nèi)容為凝聚體物理學(xué)方向)上稱,他們制備了一種镥-氫-氮化合物,在接近 1 萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(溫度為 0℃、緯度 45 度海平面上的氣壓稱為 1 個(gè)大氣壓)的條件下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)。次日,《自然》(Nature)雜志網(wǎng)站刊登了 Dias 團(tuán)隊(duì)的論文。
然而僅僅一周之后的 3 月 15 日,南京大學(xué)聞?;F(tuán)隊(duì)就通過論文預(yù)印本網(wǎng)站 arXiv 宣布:實(shí)驗(yàn)基本否定了 Dias 的結(jié)果。聞海虎團(tuán)隊(duì)的論文隨后也于 5 月 11 日在《自然》雜志網(wǎng)站發(fā)表。Dias 早年曾兩次宣布成功制備室溫超導(dǎo)材料,又都遭證偽。有鑒于此,這件事在今年 5 月作為一個(gè)不大不小的學(xué)術(shù)烏龍,并沒有引發(fā)格外「出圈」的關(guān)注。
然而室溫超導(dǎo)材料相關(guān)的風(fēng)波,尚未結(jié)束。7 月 22 日,韓國量子能源研究所團(tuán)隊(duì)在 arXiv 上發(fā)表結(jié)果,稱早年間發(fā)現(xiàn)的材料 LK-99 具有驚人的優(yōu)越特性:這種材料在溫度 400K(126.85℃)、常壓之下展現(xiàn)出超導(dǎo)性質(zhì);更不同尋常的是,以現(xiàn)代化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來看,其制備方法十分簡單。
與 Dias 事件相比,LK-99 事件多了些許粗獷氣質(zhì),容易讓人聯(lián)想起燒丹煉汞的道士?!噶孔幽茉囱芯克共⒎橇_切斯特大學(xué)那樣聲名顯赫的學(xué)院,而是一家僅有 2 名員工的科技公司,辦公場所位于首爾的一棟 4 層小樓。材料 LK-99 的命名與其化學(xué)組分無關(guān):L 和 K 分別取自發(fā)現(xiàn)者李石培和金智勛的名字首字母,99 則代表發(fā)現(xiàn)年份 1999 年。據(jù)韓聯(lián)社 8 月 4 日消息,雖然「量子能源研究所在其主頁上稱多家公司、研究所和大學(xué)作為合作伙伴」,然而「據(jù)透露,他們從未合作過」。韓聯(lián)社消息稱,迄今為止唯一與這家公司有合作的機(jī)構(gòu)是韓國能源工程研究院,今年 5 月 24 日雙方才簽署了研究協(xié)議。
不論這家公司背景如何,其實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)至少比 Dias 團(tuán)隊(duì)的態(tài)度要誠懇得多。Dias 并沒有公布材料組分的比例,讓如何制備、如何測試這種材料都顯得撲朔迷離;相比之下,量子能源研究所團(tuán)隊(duì)開誠布公地展示了制備方法,還擺出等待全世界檢驗(yàn)的自信姿態(tài)。更何況,這么優(yōu)越的特性、這么簡單的制備方法,簡直是人人都能自己試一試。
「狼來了」的消息在 8 月 1 日被放大到震耳欲聾的程度:中美都有學(xué)者宣稱找到了「LK-99 是超導(dǎo)材料」的證據(jù)。一天之內(nèi),互聯(lián)網(wǎng)上不同母語的用戶打響了一場「科技競賽」。
簡體中文互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)了「直播做科研」。8 月 1 日,B 站 Up 主 @關(guān)山口男子技師,上傳了一則視頻記錄一小片 LK-99 材料樣品的磁懸浮。視頻注釋顯示:「華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)下,成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體。該晶體懸浮的角度比 Sukbae Lee(李石培)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無接觸超導(dǎo)磁懸浮?!埂?截至 8 月 14 日,這則視頻已經(jīng)播放超過 1000 萬次,累計(jì)彈幕超過 8 萬條。視頻中「見證歷史」的彈幕如煙花暴雨?!赋瑢?dǎo)懸浮」「能帶理論」等原本艱澀的術(shù)語,一夜之間就成了人人都能議論兩句的話題。在評(píng)論區(qū),關(guān)注者們摩拳擦掌地準(zhǔn)備迎接歷史,躍躍欲試地談?wù)撨@一革命性成果對(duì)于科技行業(yè)、產(chǎn)業(yè)格局乃至國際關(guān)系的影響。
美國互聯(lián)網(wǎng)也并不安寧,相應(yīng)出現(xiàn)了「推特科研」。同樣是在 8 月 1 日,勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory,簡稱 LBNL)的研究人員 Sinéad Griffin 在 arXiv 上宣布:針對(duì) LK-99 的密度泛函理論計(jì)算,能夠支持它是一種室溫常壓超導(dǎo)材料。僅僅一小時(shí)內(nèi),Griffin 的結(jié)果就在推特上瘋傳,而且在傳播的過程中,推文的重點(diǎn)很快就變成了「國家實(shí)驗(yàn)室支持 LK-99 是室溫常壓超導(dǎo)材料」。
金融界的反應(yīng)也相當(dāng)及時(shí)。據(jù)南都大數(shù)據(jù)研究院統(tǒng)計(jì),A 股室溫超導(dǎo)概念板塊的 15 只概念股,在 7 月 25 日至 8 月 2 日大多股價(jià)飆升。這種行情迫使多家公司發(fā)布針對(duì)交易異常的公告,澄清業(yè)務(wù)范圍與超導(dǎo)材料并無關(guān)聯(lián)。在美國,「國家實(shí)驗(yàn)室支持 LK-99」的消息也立刻讓一家名為「美國超導(dǎo)」(AMSC)的公司股價(jià)在 8 月 1 日暴漲,盤中最高漲幅竟達(dá)到 72%。諷刺的是,美國超導(dǎo)的主營業(yè)務(wù)并非超導(dǎo)材料,僅僅是名稱沾邊,就被推上了股價(jià)過山車。
8 月 6 日,數(shù)位基金經(jīng)理在接受《中國基金報(bào)》采訪時(shí)表示:如果這個(gè)研究體系得到認(rèn)可,那么即便 LK-99 未能挺過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試,室溫超導(dǎo)領(lǐng)域投資也仍有可為。
「一夜之間全民都懂得凝聚態(tài)物理了!」一位物理專業(yè)學(xué)生在社交媒體上如此戲謔道。
少有人提及物理學(xué)界的反應(yīng)。事實(shí)上,就連引起刷屏的研究團(tuán)隊(duì)本身,都出現(xiàn)了內(nèi)訌。命名 LK-99 材料的兩位研究者在接受采訪時(shí)表示,論文是團(tuán)隊(duì)內(nèi)其他成員未經(jīng)同意擅自發(fā)布的,他們已經(jīng)要求撤回論文。這導(dǎo)致了 8 月 2 日前暴漲的相關(guān)股票快速下跌。其中,無辜躺槍的美國超導(dǎo)股價(jià)于 8 月 2 日跳水 30%。
「超導(dǎo)」是一個(gè)物理學(xué)名詞,指這樣一種現(xiàn)象:某些材料在溫度降低至某一臨界值(稱為臨界溫度)之下時(shí),其電阻會(huì)突然下降至零。在常溫常壓條件下,目前所知的一切材料均有電阻,只是電阻的大小有區(qū)別,日常被認(rèn)為是導(dǎo)體的金屬 —— 銅、鋁、鐵等 —— 都不例外。
電阻在某一溫度下驟降至零的特性,很難用經(jīng)典物理理論來解釋。這是一種量子現(xiàn)象,而描述這種量子現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生怎樣的宏觀后果,是凝聚態(tài)物理的重要研究內(nèi)容。在超導(dǎo)體的諸多奇特性質(zhì)中,有一種特別值得注意:如果將超導(dǎo)體置于外部磁場中,那么磁場是不能進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi)部的。這種完全抗磁現(xiàn)象被命名為邁斯納效應(yīng)(Meissner Effect),以紀(jì)念其發(fā)現(xiàn)者。作為結(jié)果,一塊超導(dǎo)材料可以懸浮在磁場中;反過來,它也可以使得磁鐵懸浮起來。
當(dāng)然,正如所有材料都不可能一點(diǎn)不導(dǎo)電一樣,所有材料實(shí)際上都或多或少具有一點(diǎn)抗磁性。但任何固體物理教科書都會(huì)強(qiáng)調(diào):超導(dǎo)體的完全抗磁現(xiàn)象與通常的抗磁性是有本質(zhì)區(qū)別的。實(shí)際上,自邁斯納效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來,為判斷某材料是否為超導(dǎo)體,物理學(xué)家都會(huì)采用零電阻和完全抗磁性作為判據(jù)。
毫無疑問,零電阻和完全抗磁都是極其誘人的特性。不用想得更深,只要想到 —— 超導(dǎo)材料可以讓電力輸運(yùn)的損耗降至零 —— 那么它的技術(shù)前景都已經(jīng)非常可觀了。
不幸的是,目前已知的超導(dǎo)材料,不僅制備方式復(fù)雜,而且都需要相當(dāng)?shù)偷臏囟炔拍軐?shí)現(xiàn)超導(dǎo)。例如,最早被發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象,是溫度被降至4.15K(-269℃)的汞電阻會(huì)驟降至零。物理學(xué)家所稱的「高溫超導(dǎo)」,其「高溫」都是相對(duì)于液氮的溫度(77K,或 -196.15℃),它們實(shí)際上對(duì)環(huán)境的要求都很苛刻,制備也都很復(fù)雜。如果能找到室溫條件下的超導(dǎo)材料,無疑將為下一場工業(yè)革命指明方向。
各類超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)年份與超導(dǎo)臨界溫度
一覽,圖片來自維基百科。
然而,LK-99 真的能承載得起這種預(yù)期嗎?
首先,LK-99 過于簡單的制備方式的確令人懷疑。打個(gè)比方,要想自釀果酒,用常見的廚房器具就能不太費(fèi)事地做到。但要想把低度果酒變成白蘭地,不靠專門的蒸餾設(shè)備是不可能的。當(dāng)然,工業(yè)材料不是酒,但在物理和化學(xué)發(fā)展高度精細(xì)化的今天,實(shí)在很難設(shè)想,過去需要通過復(fù)雜的制備流程才能獲得的特性,竟然能夠如同道士煉丹一樣輕易獲得。
「美國國家實(shí)驗(yàn)室支持 LK-99 是室溫超導(dǎo)材料」也是一種過度夸大的說法 —— 這僅僅是勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的一名研究人員,利用已知的物理理論進(jìn)行了一些模擬計(jì)算而已。進(jìn)行模擬計(jì)算、將結(jié)果發(fā)布在論文預(yù)印本網(wǎng)站上,都屬于當(dāng)今自然科學(xué)研究的常規(guī)做法。物理學(xué)界的專業(yè)人士對(duì)于這一模擬計(jì)算的評(píng)價(jià)普遍不高:密度泛函理論能否處理這個(gè)情形,令人生疑;雖然勉強(qiáng)能解釋宣稱發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,但卻不能預(yù)測任何新的現(xiàn)象。有專業(yè)人士認(rèn)為,這種忙著為熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)打事后補(bǔ)丁的「模擬計(jì)算」,屬于機(jī)會(huì)主義操作。
后續(xù)針對(duì) LK-99 的一系列測試,也無法提供有力的證據(jù)。點(diǎn)擊量極高的「磁懸浮驗(yàn)證視頻」,最多僅能說明LK-99是一種抗磁性材料。然而,前文已述——「抗磁性」與「完全抗磁性」有本質(zhì)區(qū)別。實(shí)際上,如果外加磁場足夠強(qiáng),就算是一只青蛙都能懸浮起來??偛荒苷f青蛙是超導(dǎo)體吧!這種「驗(yàn)證視頻」,是對(duì)既有物理學(xué)知識(shí)的過度簡化,可能誤導(dǎo)不了解專業(yè)知識(shí)的觀眾。
后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也一步步證偽韓國量子能源研究所團(tuán)隊(duì)對(duì) LK-99 的猜想。北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)于 8 月 8 日通過 arXiv 宣布:其團(tuán)隊(duì)合成的 LK-99 材料沒有展現(xiàn)出超導(dǎo)特性。團(tuán)隊(duì)宣稱,雖然有部分樣品實(shí)現(xiàn)了「磁懸浮」,但測試結(jié)果顯示,樣品中含有的軟磁鐵成分足以解釋這種現(xiàn)象。
更不幸的是,就連最核心的「超導(dǎo)」證據(jù) —— 電阻在某一溫度附近驟降 —— 也被證偽。中國科學(xué)院物理研究所、北京國家凝聚態(tài)物理實(shí)驗(yàn)室同樣于 8 月 8 日通過 arXiv 宣布:LK-99材料的電阻驟降性質(zhì),實(shí)乃其中摻雜的硫化亞銅雜質(zhì)的一級(jí)相變所引起。這當(dāng)然跟超導(dǎo)沒有任何關(guān)系。
迄今為止,沒有任何科研團(tuán)隊(duì)復(fù)現(xiàn)了韓國團(tuán)隊(duì)宣稱的「LK-99 電阻驟降至零」的結(jié)果。
相比今年 3 月的 Dias 事件,LK-99 雖然通過「直播科研」火出了圈,乃至引發(fā)超導(dǎo)概念股的股價(jià)大起大落,卻迅速被學(xué)術(shù)界同行精密地檢驗(yàn),在不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就得到比較合理的解釋。雖然許多物理學(xué)者對(duì)最初的「人人都懂凝聚態(tài)」感到無奈,這個(gè)結(jié)果還是能讓他們欣慰一些。加州大學(xué)戴維斯分校的凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)學(xué)家 Inna Vishik 對(duì)《自然》雜志表示:「我認(rèn)為事情到此已經(jīng)確定解決了…… 這些探索工作把原本觀察到的零零散散的跡象都整合了起來。我覺得這棒極了。這種事情相對(duì)罕見。」
Vishik 所說的「罕見」,是指人們對(duì)于「可能的超導(dǎo)現(xiàn)象」的解釋往往來得非常遲緩?!蹲匀弧冯s志寫道:「雖然一些評(píng)論家將 LK-99 的傳奇視作科學(xué)可重復(fù)性的典范,但另一些人則表示,對(duì)于一個(gè)備受矚目的謎題來說,這個(gè)解決方案顯得異常迅速。」這是因?yàn)椋琇K-99 的制備方法非常簡單,短時(shí)間內(nèi)重復(fù)實(shí)驗(yàn)是可行的;另一方面,不論圈內(nèi)圈外,人們對(duì) LK-99 投以不同尋常的關(guān)注,讓一些學(xué)者更有動(dòng)力去快速驗(yàn)證。
LK-99 事件不只事關(guān)學(xué)術(shù)界內(nèi)部的爭論,而已經(jīng)算是公共輿論事件。科技行業(yè)關(guān)注者和投資者對(duì)于 LK-99 感到興奮,是非常正常的反應(yīng)。從更宏觀的層面而言,當(dāng)下人們迫切希望聽見一點(diǎn)好消息,而 LK-99 恰好在此時(shí)登場,自然就承擔(dān)了厚望,這也無可厚非。
但事件的另一些側(cè)面,也值得反思 —— 為什么會(huì)出現(xiàn)「人人都懂凝聚態(tài)」的現(xiàn)象?為什么還沒有經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)的結(jié)論,能先入為主地占據(jù)圍觀者的思維?這僅僅是對(duì)于動(dòng)蕩時(shí)局的集體情緒反應(yīng)嗎?
科研新動(dòng)向引來大量討論以及政商精英押注,過去也曾發(fā)生,且造成嚴(yán)重后果?!稅貉阂粋€(gè)硅谷巨頭的秘密與謊言》(Bad Blood: Secrets and Lies in a Silicon Valley Startup)所講述的故事便是一例。從斯坦福大學(xué)肄業(yè)的 Elizabeth Anne Holmes 創(chuàng)辦了血液檢測公司希拉諾斯(Theranos)。她宣稱自己發(fā)明了一種儀器,僅憑一滴血就能檢測數(shù)種疾病的風(fēng)險(xiǎn)。盡管這項(xiàng)技術(shù)從未得到過同行驗(yàn)證,希拉諾斯卻仍然在幾年間成長為生物科技行業(yè)的獨(dú)角獸公司,2015 年估值達(dá)到 90 億美元。
當(dāng)然,希拉諾斯并沒有真的研發(fā)出過人的技術(shù),因此在建立在謊言之上的「高新科技公司」最終潰敗,可以說是必然。但是值得注意的是,在希拉諾斯風(fēng)頭最盛之時(shí),它得到過不少美國政商名流的支持:前國務(wù)卿 Henry Kissinger、前國務(wù)卿 George Pratt Shultz、前國防部長 James Mattis 等。這里最富戲劇性的當(dāng)屬 Shultz:在與 Holmes 會(huì)面僅僅兩小時(shí)后,Shultz 就加入了公司董事會(huì);甚至在大廈將傾之時(shí),Shultz 也不愿意將不利的內(nèi)部消息透露給媒體。
類似的事情重復(fù)發(fā)生。從《惡血》說回這次的 LK-99 事件,前引《中國基金報(bào)》的報(bào)道提及,在中國,已有基金經(jīng)理因?yàn)樗⑵恋目萍夹侣劧_始考慮布局投資。在美國,投資者 Jason Calacanis 主持一檔播客節(jié)目《This Week in Startups》,他在 8 月 4 日邀請(qǐng)了初創(chuàng)公司 Varda Space Industries 的工程師 Andrew McCalip 和一家基金的合伙人 Delian Asparouhov 談?wù)搶?duì) LK-99 的看法。
兩位嘉賓都不是物理學(xué)從業(yè)者,但卻對(duì) LK-99 的可能前景侃侃而談,甚至還抽象出了一個(gè)科技創(chuàng)新與投資的模型。Asparouhov 認(rèn)為,即便 LK-99 并非超導(dǎo)材料,它的抗磁性也有巨大的應(yīng)用潛力,從實(shí)驗(yàn)室制造到工業(yè)化生產(chǎn),每個(gè)環(huán)節(jié)都是誘人的投資機(jī)。顯然,有很多金融從業(yè)者當(dāng)時(shí)都被周圍彌漫的樂觀情緒所感染:「LK-99 是不是超導(dǎo)材料」的問題太書呆子氣,我們關(guān)心的是應(yīng)用!一些人如此說道。
「LK-99 事件」始于字面意義上的煉金術(shù),而有幸沒有淪為「惡血煉金術(shù)」。但這不應(yīng)只是一種僥幸。
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