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全球争议的“室温超导”事件,真相原来是这样!
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:梅林     发表时间:2023-08-28     阅读次数:    


距离韩国的科研团队在预印本平台arXiv上发文宣称合成了全球首个室温常压超导体已经过去一个多月了,从最初的震惊、怀疑,到后来的实验与理论求证,目前为止,各路科学家们已经达成了基本共识:

这是假的。

韩国量子能源研究所研究团队合成的LK-99的悬浮现象

图片来源:(韩国量子能源研究所研究团队发布视频截图)

但是,对于科学界来说,仅仅知道这是假的是完全不够的,我们还必须要知道为什么这一成果是假的,科学家犯了哪些错误,我们又该总结出什么样的教训。

不仅如此,对于我们围观群众来说,也得知道到底发生了什么乌龙才行,不然不就成了一脸蒙圈进来,一头雾水出去的单纯吃瓜了嘛!

别急,我们这就来一本正经地揭秘一下这一事件中科学家出错的原因。

学校考试中也有室温超导事件的原理?

我们用一个很简单的比喻来帮助大家理解。

假如某所学校有一个班级,一共有50个学生。班主任发现,这50个孩子中有5个孩子每天都上课睡大觉,从来不学习。结果,这个班每次考试,平均分都在90分以上。

现在,班主任得出一个结论:上课睡觉的学生有超能力!他们上课睡觉但是能考到90分以上!并且向全校发布了他的结论。

我们会觉得这位班主任可能是来搞笑的吧!为什么呢?

因为平均90分以上不代表那些上课睡觉的孩子也能考到90分以上呀!平均分这么高,大概率是因为其他上课不睡觉的孩子考得更好,把整体的平均分拉上去了。

(图片来源:Veer图库)

如果要验证上课睡觉有助于学习的理论,我们要单独看这些上课睡觉的孩子考的分数,而不是混在一起看平均分。

如果一定要看平均分,那么应该找一个全体学生都上课睡觉的班级来看平均分,而不是简单地将两种学生混在一起进行实验。

而本次事件中的韩国团队所犯的,就是这样一种错误。

硫化亚铜:室温超导的锅我可不背

在他们的实验中,将几种分别含有铜、铅、磷和氧等元素的材料放在一起处理,得到了一种新型化合物——LK99,并且发现该物质在室温下就有非常低的电阻,所以断定他们合成了第一个室温超导材料。

可是他们似乎忘记了,他们合成的LK99样品并不是纯净物,而是混杂了非常多的杂质在里面,其中就包含了一种叫做硫化亚铜的物质。

经过测量,人们发现正是硫化亚铜的导电性使得整个样品表现得像个超导体,而单独提纯的LK99的电阻实际上大到无法测量。

也就是说,LK99就像是班级里睡大觉的学生,而硫化亚铜才是真正拿高分的那群孩子。

(图片来源:Pascal Puphal)

德国科学家合成的纯净LK99样品,不含硫化亚铜杂质。经检测,这一物质的电阻甚至高出了实验的测量能力,根本不可能是超导材料。

那么,这么简单的一个错误,为什么一开始的时候没有被人发现呢?

好好学习才能拿高分这一常识不同,硫化亚铜在相变之后能够导电这一事实,虽然很早就被人们发现,但由于知识点过于偏门,所以并不为太多人所知

但伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的化学家Prashant Jain看完LK99的论文之后却直接表示:一眼假!

为什么呢?因为Jain是一位硫化亚铜方面的专家,他对LK99文章中提到的一个超导转变温度“104°C”太熟悉了:这就是硫化亚铜的相转变温度呀!他们连这个都不知道?

不知是出于相关知识的匮乏,还是什么其他的原因,LK99团队似乎确实不知道,这杂质中的硫化亚铜才是疑似超导性的真正来源。

科学乌龙的克星:控制变量法

这件事能给我们以什么启示呢?这就要说到一个常常听说但容易被忽略的科学原则:控制变量法。

(图片来源:Veer图库)

也就是说,如果我们要研究一个事物的特性,必须保持在研究的过程中,除了该事物之外的其他因素都不能发生干扰实验结果的变动。

所以,在科学研究中,我们需要强调提纯的重要性。从这件事中,我们可以看出,哪怕一点点的杂质也可能为我们的科学研究蒙上一层巨大的假象。

其实,在日常生活中,我们也会面对类似的情形。举一个小例子:

笔者小时候生活在北方,妈妈一直让我少吃馒头,多吃米饭,因为她观察发现:南方人普遍比较瘦,而南方人都是吃米饭的,所以多吃米饭可以减肥。

曾经懵懂无知的我还觉得:哇塞,好有道理!于是拼命干饭,结果……可想而知了。文章内容来源于中国科普博览,作者系梅林,青年学者。


 
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