《自然》重磅论文引发多方关注与争议：要么惊天乌龙，要么改变世界

　　全球“沸腾”的室温超导，重复实验有多难？

　　■本报记者 许琦敏

　　这几天，室温超导领域的一项最新进展火热“出圈”，引发全球媒体和公众广泛关注：美国罗切斯特大学助理教授迪亚斯等人合成了一种神奇材料，能在21℃室温、仅1万个大气压的条件下展现超导性能。比起过往超导材料，这项进展简直就是一步千里。

　　一时间，媒体惊呼：“常压室温超导有希望了！”“未来能源和电力技术革命即将到来！”比起公众的兴奋和媒体的热情，科学家们保持着清醒与理性，在“究竟是惊天乌龙，还是诺奖级发现”的猜测之间，同行首先要做的就是重复其实验结果。毕竟，无法重复的实验很难具有强大的说服力。

　　然而，要重复这项迪亚斯本人声称只有30%成功率的神奇实验究竟有多难？需要多久时间去验证？记者就此请教了国内相关专家。

　　室温超导真的来了？

　　3月8日，迪亚斯等人在美国物理学会三月会议上宣布发现“近常压室温超导”材料，一种由镥-氮-氢构成的三元化合物，在1万个大气压（1GPa）下可以实现最高温度为294K（即21℃）的超导电性。3月9日，国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该团队的论文。

　　“根据物理学的严格定义，室温应该指300K，即27℃；高压则比较宽泛，可以是超过1GPa甚至更高的压力。”中国科学院物理研究所研究员罗会仟说，按照这一定义，迪亚斯此次发现的全息材料算得上“近常温、低高压”，毕竟1万个大气压相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。

　　不过，比起之前科学家发现的超导材料，这一全新的超导化合物已经有了“一跃千里”的进步。此前材料的超导性能往往需要在零下百余摄氏度的低温，或200GPa左右压力条件下才能显现。与近年来不少超导科学家寻找新材料的手法类似，迪亚斯采用人工智能技术，对相关材料结构进行计算与筛选，从中选定了这一化合物。

　　如果人类找到可以在常温常压下使用的超导材料，那么远距离电力运输将不再有能量的巨大损失，还可以制造出强大的磁铁，用于长途磁悬浮列车、磁共振成像等。因此，寻找到能在日常环境下使用的常压室温超导材料是超导研究者的终极梦想之一。

　　在《自然》杂志为迪亚斯的最新成果配发的评论中，来自中美两国的两位学者表示：“对室温超导性抱有希望，但仍存在疑虑。”文章指出，与之前的富氢超导化合物相比，最新论文样品中存在的氢含量相对较少。如果氮掺杂确实是超导状态的部分原因，那么它在实现如此高的转变温度方面的作用还有待确定。

　　两位学者表示，迪亚斯的论文看起来实验数据很全面，但能不能经得起细致推敲仍然存疑，第三方能否独立重复他们的实验至关重要。此外，已有理论是否能对他们宣称的发现给予合理解释，也需要进一步研究，“或许它是通过一种尚未发现的新机制来驱动的”。

　　同行重复实验是关键

　　就在大众议论纷纷、超导概念股大涨之际，全球物理学同行们已开始着手重复迪亚斯的实验，其中包括国内的一些实验室。在自然科学领域，“可重复性”对于验证科学发现的真伪至关重要。

　　然而，重复迪亚斯的实验并非易事。按照其发表的论文，整个实验分为两步：第一步，先合成出样品；第二步，加压测试样品的性质。不过在合成样品阶段，很多关键细节并不清晰。

　　罗会仟认为，重复实验的最大困难在于获得镥-氮-氢三元化合物。众所周知，元素越轻，操作难度越大。迪亚斯以申请专利为由，并没有透露材料合成的细节，这就为同行重复实验带来了一定挑战。

　　至于如何判断一种材料是否属于超导体，学界已有严格定义，必须具有两个独立的电磁特性判据：一个是零电阻效应，即当温度下降到某一特定值时，材料的电阻突然下降为零，这个特性可以承载大电流而不发热；另一个是完全抗磁性，即磁场不能穿越超导体内部，这种特性最大的用途是用于磁悬浮。

　　可能是吸取了2020年撤稿的教训，这次迪亚斯拿出了比较多的实验证据来支持结论，除了零电阻和抗磁性的测量结果，甚至还给出了比热和拉曼光谱的实验结果。

　　“从论文看来，测试这种材料是否具有超导特性，只需要1GPa的压力设备，目前已有商用产品，但在合成材料的过程中，需要怎样的压力和温度条件，以及具体的原料组成还需要参与验证的实验小组各自摸索。”罗会仟说，每个实验室都会有一些材料合成的“不传之秘”，而一旦材料制备出来，其他的验证相对容易，“个人估计，可能需要几周或者一两个月的时间，就会有实验室完成对这项工作的验证。”

　　就在这两天，已有研究小组尝试在镥-氢化合物上观测超导性能，但这种材料并未有特别表现。然而，加入氮元素之后，真的会让材料的超导性能有颠覆性的转变吗？大家拭目以待。

　　无法重复就是造假？

　　如果同行无法获得镥-氮-氢三元化合物，或无法重复出迪亚斯的实验结果，是否意味着这位原本就争议缠身的学者又一次制造乌龙？

　　“实验无法重复的情况在科学界并不少见，但一般只有特别重要的实验，才会让很多同行都去重复。”罗会仟说，实验无法重复的原因有很多，有可能实验本身存在没有意识到的问题；有可能因为测量手段有误；也可能是用了错误的理论模型去解释实验数据……“最糟糕的一种情况，才是实验者故意造假”。

　　事实上，任何一项新的科学发现都不可能在诞生之初就完美无缺，科学本身就是在质疑中不断发展前行。虽然室温超导距离进入日常生活还相当遥远，但这条路上的每一步努力都值得期待。