全球争议的“室温超导”事件，真相原来是这样！

出品：科普中国

作者：梅林（青年学者）

监制：中国科普博览

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。

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。

（图片来源：Pascal Puphal）

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？

与“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。

经过今天的学习，各位小伙伴们能否总结出“吃米饭可以减肥”这一理论的错误之处呢？如果要验证这一理论，我们应该怎样设计实验呢？欢迎大家在评论区留下你的见解和观点哦~

参考文献：

[1]Guo, K., Li, Y. & Jia, S. Sci. China Phys. Mech. stron. doi.org(2023).

[2]Jain, P. K. Preprint at arxiv.org(2023).

[3]Dan Garisto. Nature 620, 705-706 (2023)