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北京時間11月18日凌晨3點，《科學(xué)》雜志發(fā)布“編輯撤稿”聲明，撤回了一篇關(guān)于“天使粒子”的論文。這是繼2021年3月《自然》撤回一篇該領(lǐng)域研究論文后，馬約拉納費米子研究又一次遭遇國際頂刊撤稿。

此次被撤回的論文發(fā)表于2017年7月21日。論文顯示，研究人員在實驗中觀測到了手性馬約拉納費米子 （即“天使粒子”） 。論文的通訊作者有4位，分別是何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆，均為華人科學(xué)家。

(相關(guān)資料圖)

撤稿聲明中提到：“該論文刊發(fā)后，未能重現(xiàn)研究結(jié)果的讀者要求作者提供原始數(shù)據(jù)文件。隨后，原始數(shù)據(jù)來源受到質(zhì)疑；而且，對原始數(shù)據(jù)和已公布數(shù)據(jù)的分析，揭示了嚴重的違規(guī)行為和差異。這些問題導(dǎo)致《科學(xué)》雜志的編輯對論文結(jié)論失去了信心，因此我們進行編輯撤稿?！?/p>

對此，論文的主要通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校教授王康隆獨家回應(yīng)《中國科學(xué)報》，認為撤稿聲明中的相關(guān)說法“毫無根據(jù)”。

《科學(xué)》雜志撤稿聲明 圖源：SCIENCE

編輯部撤稿：14位作者不同意

通常，論文撤稿分兩種情況，一種是作者自己撤稿，另一種是編輯部撤稿。此次撤稿屬于后者，撤稿聲明由《科學(xué)》雜志主編H. Holden Thorp署名。

聲明顯示，該論文的20位作者中有14位不同意撤稿，4位通訊作者中，張首晟于2018年12月去世，何慶林、寇煦豐、王康隆均不同意撤稿。

王康隆在給《中國科學(xué)報》的回復(fù)中，反駁了撤稿聲明中的說法。

他表示，“我們所有的數(shù)據(jù)都是真實的。在論文發(fā)表五年后，我們還可以從UC Irvine （加州大學(xué)爾灣分校） 服務(wù)器找到原來用于該論文的實驗數(shù)據(jù)的文件，其中有些文件是重復(fù)實驗的數(shù)據(jù)。此外，我們實驗室新的研究人員們也重復(fù)了論文實驗結(jié)果；別的科學(xué)家采用我們提供的樣品，也已經(jīng)將實驗結(jié)果重復(fù)出來，顯示了我們2017年論文中的量化結(jié)果。我們堅持認為我們的論文具有科學(xué)價值。我們認為，Science的編輯決定是沒有根據(jù)而且不公正的。”

對于此次撤稿，美國科學(xué)促進會《科學(xué)》新聞組副主任Matthew Wright給出了更多信息，他通過郵件回復(fù)《中國科學(xué)報》：

“《科學(xué)》雜志編輯部與多名專家協(xié)商后作出了這個決定，這些專家都簽署了保密協(xié)議。經(jīng)過仔細和詳盡的審議，編輯們得出結(jié)論認為，作者沒有對他們被要求提供的原始數(shù)據(jù)中不合規(guī)之處作出科學(xué)合理的解釋。”

2017年的轟動：華人科學(xué)家找到“天使粒子”

被撤回的論文題為“量子反?；魻柦^緣體-超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的手性馬約拉納費米子模式”，由加州大學(xué)洛杉磯分校王康隆課題組、美國斯坦福大學(xué)教授張首晟課題組、上海科技大學(xué)寇煦豐課題組等多個團隊共同完成，共有20位作者。論文刊發(fā)后，轟動全球物理學(xué)界。

世間萬物有陰就有陽，例如電子就有正負之分。但在1937年，意大利物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納預(yù)言，存在一種奇異的基本粒子，它沒有反粒子，或者說它的反粒子就是它自己。這種粒子也因其預(yù)言者而得名。

不過，科學(xué)家找了80年，一直沒能找到這種粒子。

早在2008年，張首晟預(yù)言了量子反?；魻栃?yīng)，2013年被清華大學(xué)教授薛其坤領(lǐng)銜的實驗團隊證實。在實驗中，調(diào)節(jié)外磁場時，反常量子霍爾效應(yīng)薄膜會呈現(xiàn)出“量子平臺”，也就是說，量子世界里的電阻只能整數(shù)倍地跳臺階。

這給了張首晟一個靈感：馬約拉納費米子沒有反粒子，相當于傳統(tǒng)粒子的一半，傳統(tǒng)粒子按整數(shù)跳，馬約拉納費米子或許就是按半整數(shù)跳——它一定會呈現(xiàn)出一個奇特的、“1/2的臺階”。

他還推斷，當把普通超導(dǎo)體置于反常量子霍爾效應(yīng)薄膜之上時，臨近效應(yīng)使之能夠?qū)崿F(xiàn)手性馬約拉納費米子，相應(yīng)的實驗中會多出全新的量子平臺。

在后續(xù)的實驗中，王康隆領(lǐng)導(dǎo)的實驗團隊真的看到了“1/2的臺階”，并認為它是手性馬約拉納費米子存在的有力印證。

成果轟動世界之后，張首晟將手性馬約拉納費米子比喻為“天使粒子”。它的發(fā)現(xiàn)被認為“或?qū)㈤_啟一個新的時代”。張首晟本人也因此被認為是“接近拿到諾獎的華人”。

發(fā)表在《科學(xué)》上的“天使粒子”論文 圖源：SCIENCE

接踵而來的爭議：“天使粒子”信號或因短路造成

與轟動接踵而來的，是關(guān)于實驗是否真正觀測到了馬約拉納費米子的爭議。面對各種質(zhì)疑，作者公開了原始數(shù)據(jù)文件。

但是，2020年1月2日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇“反轉(zhuǎn)”論文——“量子反?；魻?超導(dǎo)體器件中手性馬約拉納費米子模式缺乏證據(jù)”，實驗結(jié)果顯示，“1/2的臺階”不是由手性馬約拉納費米子誘發(fā)的，而是因為“短路”，“非馬約拉納機制也可以產(chǎn)生類似信號”。

這篇論文的作者是美國賓夕法尼亞州立大學(xué)常翠祖等人，他們歷時一年，測試了三十多個樣品，都沒有重復(fù)出手性馬約拉納費米子模式。

“反轉(zhuǎn)”論文刊發(fā)后，何慶林、王康隆曾公開回應(yīng)過質(zhì)疑：“結(jié)合UCLA （美國加州大學(xué)洛杉磯分校） 和Penn State （賓夕法尼亞州立大學(xué)） 兩個團隊的結(jié)果，我們可以得出結(jié)論：盡管材料體系在基本物理圖像上非常接近，但由于眾多實驗細節(jié)的不同，拓撲相的分布以及其控制參數(shù)可能非常不同，兩個團隊事實上可能在探索一個巨大相圖的不同部分，而并非一個結(jié)果對另一個結(jié)果的排斥或否定?！?/p>

但《科學(xué)》還是在2021年12月17日發(fā)表了“編輯關(guān)注”聲明，提醒讀者注意該論文存在的“擔憂”：“論文發(fā)表后，作者提供了原始數(shù)據(jù)文件，以回應(yīng)未能再現(xiàn)研究結(jié)果的讀者的詢問，但這些數(shù)據(jù)文件并沒有澄清潛在的問題，現(xiàn)在數(shù)據(jù)出處受到了質(zhì)疑。在作者機構(gòu)進一步調(diào)查的同時，我們提醒讀者注意這些擔憂。”

《科學(xué)》發(fā)布的“編輯關(guān)注”聲明 圖源：SCIENCE

《自然》《科學(xué)》接連“撤”：2次撤稿+1次“編輯關(guān)注”

此次撤稿并非馬約拉納費米子研究第一次遭遇滑鐵盧。2021年3月8日，《自然》曾撤回過一篇馬約拉納費米子論文。

該論文刊發(fā)于2018年3月28日，題為“量子化的馬約拉納電導(dǎo)”，由荷蘭代爾夫特理工大學(xué)物理學(xué)教授、受雇于微軟的Leo Kouwenhoven帶領(lǐng)團隊完成。論文顯示，他們在半導(dǎo)體納米線中觀測到馬約拉納費米子存在的證據(jù)。

論文刊發(fā)后同樣遭受質(zhì)疑。2020年4月29日，《自然》對該論文表達了“編輯關(guān)注”，作者表示其在處理這篇論文的原始數(shù)據(jù)的方式上存在潛在的問題，編輯則提示讀者“勿使用該研究的結(jié)果”。

與此次《科學(xué)》撤稿事件中大多數(shù)作者不同意撤稿的情況不同，《自然》的正式撤稿聲明由作者撰寫。他們在撤稿聲明中承認了數(shù)據(jù)處理不當?shù)膯栴}，指出“論文中有兩個圖的數(shù)據(jù)都對電荷跳躍進行了不必要的校正，并且其中一個圖的圖軸還被錯誤標記”。

《自然》雜志撤回的馬約拉納費米子相關(guān)論文 圖源： NATURE

此外，2021年，《科學(xué)》雜志還發(fā)生了另一件馬約拉納費米子相關(guān)的質(zhì)疑。

2021年7月30日，《科學(xué)》雜志發(fā)布“編輯關(guān)注”，提醒讀者注意2020年3月27日發(fā)表的《全殼體納米線中的通量誘導(dǎo)拓撲超導(dǎo)性》一文，原因是有讀者發(fā)現(xiàn)“原始論文中公布的隧道光譜數(shù)據(jù)不能代表與本項目相關(guān)的全部數(shù)據(jù)”。但目前論文暫未撤回。

該論文由來自哥本哈根大學(xué)、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校等機構(gòu)的研究人員合作完成，研究稱在一種被超導(dǎo)體完全包裹的半導(dǎo)體納米線中，找到了“與馬約拉納零能模的出現(xiàn)相一致的證據(jù)”。

尋找馬約拉納費米子還有希望嗎？

對于接二連三的撤稿和“編輯關(guān)注”，尋找馬約拉納費米子的研究是否會蒙上陰云？《中國科學(xué)報》采訪了國內(nèi)兩位凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的專家。

香港科技大學(xué)物理學(xué)教授戴希：

這些年《自然》《科學(xué)》發(fā)表了很多有關(guān)馬約拉納費米子研究的報道，嚴謹?shù)卣f，所有的研究都不是“發(fā)現(xiàn)了馬約拉納費米子”，而是“看到了馬約拉納費米子存在的跡象”。 屢次出現(xiàn)撤稿，也正是因為真假難辨，實驗看到的跡象可能是馬約拉納費米子造成的，也有可能是別的因素造成的。

另一方面，馬約拉納費米子研究領(lǐng)域的競爭一直相當激烈，大家都想搶先一步把數(shù)據(jù)發(fā)表出去，而《自然》《科學(xué)》這些明星期刊的商業(yè)炒作模式加劇了競爭的浮躁氛圍。 因此，此次撤稿事件也給物理學(xué)界敲響了警鐘。 它提醒大家，雖然同行競爭非常激烈，雖然現(xiàn)代科學(xué)的節(jié)奏非常快，但是科學(xué)研究的嚴謹標準從來就沒有下降過。

當 然，撤稿事件會讓馬約拉納費米子研究蒙上陰云。 最大的負面影響應(yīng)該是會影響到相關(guān)研究課題獲取經(jīng)費支持，但擠掉一些學(xué)術(shù)泡沫對整個領(lǐng)域的長久發(fā)展是有利的。 從長遠看，論文被撤回，也相當于將一個錯誤信息指出來、摘除掉，這不是件壞事，因為錯誤信息的存在和誤導(dǎo)才是學(xué)術(shù)界發(fā)展中真正的陰云。

我認為，馬約拉納費米子相關(guān)問題還是非常重要的研究課題，我們不應(yīng)該因噎廢食，不應(yīng)該因為幾篇文章出了問題，就質(zhì)疑課題本身在科學(xué)上的重要性。

事實上，張首晟老師當年提出的關(guān)于在量子反?；魻栿w系中可能產(chǎn)生馬約拉納費米子的理論方案從來沒有受到過任何質(zhì)疑。

我本人對于馬約拉納費米子研究領(lǐng)域也充滿信心，因為我們無論在材料制備，還是在器件的設(shè)計上，都遠遠沒有做到盡善盡美，可提高的余地還很大。

上海交通大學(xué)李政道研究所講席教授丁洪：

馬約拉納費米子本身的物理意義非常大，如果能在實驗上證實，應(yīng)該是一個諾獎級工作。

然而，關(guān)于馬約拉納費米子真正的實驗證據(jù)是很難找到。事實上，馬約拉納費米子的諸多性質(zhì)與其他準粒子類似，實驗上觀察到的現(xiàn)象很像，很容易導(dǎo)致“錯誤的信息”；此外，在實驗上也存在困難，包括實驗制備、測量等，需要極端的條件，使得實驗重復(fù)起來并不容易。更重要的是，實驗受外部環(huán)境和條件影響很大。

比如，以納米線作為材料的實驗。納米線是一種具有在橫向上被限制在100納米以下的材料，非常細，以至于必須在超高倍顯微鏡下面才能操作，制備測量難度極大，目前國際上僅有幾家研究組開展研究。納米線有自己的優(yōu)勢，并非完全走不通。

由于客觀原因?qū)е碌某鲥e概率很大，這種情況也會造成人為的僥幸心理，可能存在某些“造假”現(xiàn)象，當然，撤稿并非都是因為造假。

盡管被屢次撤稿，但尋找馬約拉納費米子依然很重要，必須要做。馬約拉納費米子的發(fā)現(xiàn)，其重要性不僅在于充實人類的知識寶庫，更在于有望對拓撲量子計算機產(chǎn)生實際作用。

在固體材料中可能會出現(xiàn)與馬約拉納費米子類似的零能準粒子，這種粒子被稱為“馬約拉納零能模”。對這種準粒子的編織操作是實現(xiàn)容錯拓撲量子計算的重要途徑。

任何事物的發(fā)展都是曲線式的，有高峰就會有低谷。我覺得，馬約拉納費米子過了第一個高峰期，正在從低谷向上走的階段。對年輕人來說，這個領(lǐng)域充滿了機會，目前是進入的最佳時機。

（《中國科學(xué)報》記者 倪思潔 韓揚眉，記者馮麗妃對此文亦有貢獻）