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過去幾天，一則中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“外爾費(fèi)米子”的消息在媒體引起關(guān)注，更有媒體聲稱，該發(fā)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)一年充一次電（此為夸大，下文將作解釋）。而在這一重大發(fā)現(xiàn)的背后，又一樁科學(xué)公案正在發(fā)酵。

7月16日，《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了美國普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家扎伊德·哈桑團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成果，該研究團(tuán)隊(duì)宣布他們在“外爾半金屬”中發(fā)現(xiàn)了“外爾費(fèi)米子”。 同一天，《科學(xué)》雜志還在線發(fā)表了美國麻省理工學(xué)院陸凌等人的研究成果，該研究團(tuán)隊(duì)宣布在光學(xué)晶體里發(fā)現(xiàn)“外爾玻色子”。

到了7月20日，中科院物理所官網(wǎng)發(fā)布消息稱，由中科院物理所方忠研究員率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了具有左旋和右旋兩種不同“手性”的電子態(tài)——外爾費(fèi)米子。值得注意的是，消息中有這么一句：“該發(fā)現(xiàn)從理論預(yù)言到實(shí)驗(yàn)觀測的全過程，都是由我國科學(xué)家獨(dú)立完成。”

中科院物理所官網(wǎng)發(fā)布的消息（截屏圖）

中科院并未直言，到底是他們還是普林斯頓團(tuán)隊(duì)“先”發(fā)現(xiàn)了外爾費(fèi)米子，但微博上卻有網(wǎng)友懷疑中科院“晚了”，甚至指責(zé)其“作假”。

外爾費(fèi)米子的概念要追溯至1929年，德國科學(xué)家外爾（H. Weyl）指出，三維無“質(zhì)量”電子可以分為左旋和右旋兩種不同“手性”，這就是外爾費(fèi)米子。80多年以來，科學(xué)家一直沒有在實(shí)驗(yàn)中觀測到外爾費(fèi)米子。這 意味著，即便有完整的理論推導(dǎo)和公式推算，沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)論都不算“發(fā)現(xiàn)”。于是，普林斯頓大學(xué)、中國科學(xué)院等科研機(jī)構(gòu)為此拉開了一場激烈的“科研競 跑”。

有意思的是，目前人們多關(guān)注幾大科研機(jī)構(gòu)的“競跑”，忽略了普林斯頓和麻省理工的發(fā)表文章的第一作者都是華裔（從名字拼音還能判斷基本上來自中國大陸），且論文作者團(tuán)隊(duì)里也以華裔為主。

實(shí)際上，麻省理工和普林斯頓兩個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)研究，分別和中國的浙大與北大進(jìn)行了合作。

普林斯頓哈桑的團(tuán)隊(duì)

一個(gè)網(wǎng)站五天里的三篇文章

在發(fā)現(xiàn)外爾費(fèi)米子的這場競跑中，美國麻省理工學(xué)院物理學(xué)家陸凌等人沒有直接參與進(jìn)中科院、普林斯頓團(tuán)隊(duì)的競爭，但當(dāng)其他兩個(gè)團(tuán)隊(duì)先后宣布發(fā)現(xiàn)外爾費(fèi)米子時(shí)，陸凌所在的團(tuán)隊(duì)也宣布發(fā)現(xiàn)了另一種外爾粒子（外爾玻色子）。于是麻省理工的這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也被卷入這場紛爭中。

普林斯頓團(tuán)隊(duì)在arXiv上公開了理論預(yù)測，并于2014年11月24日向《自然通訊》雜志提交了這篇論文。

7月27日，陸凌接受澎湃新聞專訪。他介紹，物理學(xué)界有一個(gè)arXiv網(wǎng)站，學(xué)者無需經(jīng)過審稿就可以將研究成果貼在網(wǎng)站上，與同行交流。有意思的 是，2015年2月，短短5天的時(shí)間里，arXiv網(wǎng)站就連續(xù)出現(xiàn)了3篇有關(guān)“發(fā)現(xiàn)外爾粒子”的實(shí)驗(yàn)文章：2月11日，麻省理工團(tuán)隊(duì)率先貼出文章；2月 12日，普林斯頓團(tuán)隊(duì)貼出文章；2月16日，中科院團(tuán)隊(duì)也貼出文章。

中科院團(tuán)隊(duì)于2014年12月31日在arXiv網(wǎng)站上公開預(yù)言在TaAs，TaP，NbAs和NbP這四種非磁性材料上可以發(fā)現(xiàn)“外爾費(fèi)米子”。

為什么三個(gè)團(tuán)隊(duì)緊接著貼出了文章？陸凌解釋說，這是學(xué)界里的“競爭”。“我的文章比你的早發(fā)出來，就占了先機(jī)，后來者就需要在自己的文章中引用之前的工 作。”他說，“我在2月11日先貼了（文章），他們看到我貼了，即使（他們的）實(shí)驗(yàn)沒有做完也必須貼，否則就失去了對外宣稱‘首次獨(dú)立發(fā)現(xiàn)’的資格。”

其中，中科院團(tuán)隊(duì)和普林斯頓團(tuán)隊(duì)是直接競爭關(guān)系。不同于陸凌發(fā)現(xiàn)外爾玻色子，中科院團(tuán)隊(duì)和普林斯頓團(tuán)隊(duì)的研究從材料、數(shù)據(jù)、理論到實(shí)驗(yàn)幾乎完全一樣，都在競爭“外爾費(fèi)米子”的“首次發(fā)現(xiàn)”。

但陸凌強(qiáng)調(diào)，盡管文章公布有“先后”，但他相信三個(gè)團(tuán)隊(duì)都是各自獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的。對于這樣的工作而言，“實(shí)驗(yàn)工作不可能在幾天之內(nèi)因?yàn)椤吹絼e人的東西’就能完成，來不及的。”

三方投稿，為何中科院被拒稿？

當(dāng)然，競賽絕不限于arXiv網(wǎng)站。麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)、普林斯頓團(tuán)隊(duì)于2月15日將自己的文章正式投給《科學(xué)》雜志，中科院團(tuán)隊(duì)也于2月17日向《科學(xué)》 雜志投稿。然而，到了7月16日，《科學(xué)》在線發(fā)表了麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)和普林斯頓團(tuán)隊(duì)的研究成果，而中科院團(tuán)隊(duì)的論文在6月17日遭遇拒稿處理。

7月27日，澎湃新聞就拒稿原因致信《科學(xué)》雜志，其公關(guān)部門（Science Press Package）的執(zhí)行董事米根·費(fèi)倫（Meagan Phelan）回應(yīng)稱，“對于任何可能的拒稿原因我們不予置評(píng)，我們也無權(quán)肯定或者否定同行評(píng)審過程。《科學(xué)》雜志每年收到的學(xué)術(shù)稿件超過1.3萬份，錄 取率只有7%，所以絕大多數(shù)的論文都因各種各樣的原因被拒稿了。”

澎湃新聞從國內(nèi)物理學(xué)界了解到，中科院團(tuán)隊(duì)和普林斯頓團(tuán)隊(duì)幾乎是同時(shí)觀測到了外爾費(fèi)米子，而普林斯頓團(tuán)隊(duì)提前兩天給了《科學(xué)》雜志。但一位不愿具名的國內(nèi) 物理學(xué)家對澎湃新聞表示，中科院團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)比普林斯頓團(tuán)隊(duì)更好，中方團(tuán)隊(duì)先觀測到了表面態(tài)的費(fèi)米弧，隨后把結(jié)果寫成論文提交給了《科學(xué)》雜志，過了一個(gè)月 之后該團(tuán)隊(duì)又觀測到了體態(tài)中的外爾錐，又把這部分內(nèi)容給了別的雜志（編者注：雜志名稱不肯透露）。后來，《科學(xué)》雜志的審稿人提出修改意見，要求中方把體 態(tài)的內(nèi)容加進(jìn)去，但是這部分內(nèi)容已經(jīng)給了別的雜志，所以沒辦法滿足《科學(xué)》的修稿要求。

澎湃新聞就此疑問向中科院團(tuán)隊(duì)求證時(shí)，中科院團(tuán)隊(duì)幾位成員均稱不方便以個(gè)人名義回答這個(gè)問題，并表示研究團(tuán)隊(duì)會(huì)統(tǒng)一發(fā)聲。據(jù)悉，中科院團(tuán)隊(duì)的前后兩篇論文即將在其他國際期刊上發(fā)表。

此前，普林斯頓團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人、物理學(xué)家扎伊德·哈桑則在電子郵件中回復(fù)《中國科學(xué)報(bào)》：“我們將實(shí)驗(yàn)成果向《科學(xué)》雜志投稿，審稿中沒有收到修改意見。”

“很多人會(huì)說，是不是外國學(xué)術(shù)期刊歧視中國科學(xué)家？這樣說可能是片面了。中科院的文章沒有一起在《科學(xué)》出現(xiàn)確實(shí)意外，但畢竟中科院以這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果短期發(fā)表了兩篇高水平論文，而其他兩個(gè)團(tuán)隊(duì)只有一篇。”陸凌如是說。

7月16日，英國皇家化學(xué)協(xié)會(huì)網(wǎng)站報(bào)道說：“有兩個(gè)國際研究組聲稱發(fā)現(xiàn)了電子學(xué)的基本建筑單元——外爾費(fèi)米子。”這兩個(gè)國際研究組，正是普林斯頓團(tuán)隊(duì)和中科院物理所。英國皇家化學(xué)協(xié)會(huì)完全獨(dú)立于中科院物理所、普林斯頓大學(xué)以及麻省理工學(xué)院。

中國科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中觀測到的“費(fèi)米弧”

普林斯頓有無“借鑒”中科院的成果？

目前，中科院物理所官網(wǎng)、《中國科學(xué)報(bào)》的報(bào)道都會(huì)突出中科院團(tuán)隊(duì)的一大突破，就是他們于2014年12月31日率先在arXiv網(wǎng)站上公開預(yù)言在 TaAs、TaP、NbAs和NbP這四種非磁性材料上可以發(fā)現(xiàn)“外爾費(fèi)米子”。這一系列材料能自然合成，無需進(jìn)行摻雜等細(xì)致繁復(fù)的調(diào)控，更利于實(shí)驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)。

在《中國科學(xué)報(bào)》的描述中：這一理論成果立即受到同行的關(guān)注，包括中科院物理所、北京大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等在內(nèi)的國際上眾多實(shí)驗(yàn)小組都投入到了競賽般的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作中。

中科院物理所研究員戴希7月18日在其個(gè)人博客上寫道：“磁性材料，總不可避免地存在磁疇，從而使得許多外爾半金屬的重要特性很難在實(shí)驗(yàn)上被觀測到。因此發(fā)現(xiàn)（這四種）非磁性的外爾半金屬材料，成為該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。”

對此，陸凌表示贊同，因?yàn)榇饲爸忻揽茖W(xué)家提出過約十類電子外爾材料，但都還沒能被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。其中一點(diǎn)因素就是很多材料有磁性，影響觀測。所以這四種非磁 性，元素簡單的外爾半金屬對于發(fā)現(xiàn)“外爾費(fèi)米子”確實(shí)重要。陸凌同時(shí)表示自己發(fā)現(xiàn)外爾玻色子的實(shí)驗(yàn)也是基于非磁性的光學(xué)材料，這一的理論工作在2012年 7月2日發(fā)表在arXiv上。

“但據(jù)我了解，其實(shí)普林斯頓團(tuán)隊(duì)在2014年11月24日就向《自然通訊》雜志提交了一篇文章，也是對這類（非磁性）材料進(jìn)行理論預(yù)測，只是沒有在 arXiv網(wǎng)站上公開貼出來。”陸凌說。換言之，中科院團(tuán)隊(duì)確實(shí)是第一個(gè)對公眾發(fā)表預(yù)測的，但也可以說普林斯頓團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)（甚至早于中科院）向?qū)W術(shù)期刊 提交預(yù)測的。

據(jù)《中國科學(xué)報(bào)》報(bào)道，1月5日，中科院團(tuán)隊(duì)也收到了來自普林斯頓哈桑團(tuán)隊(duì)的一封信。信中告知，他們也有類似的工作。澎湃新聞搜索發(fā)現(xiàn)，普林斯頓團(tuán)隊(duì)確實(shí) 于2015年1月5日在arXiv上公開了理論預(yù)測，也確實(shí)于2014年11月24日向《自然通訊》雜志提交了這篇論文。

但在《中國科學(xué)報(bào)》的報(bào)道中，中科院團(tuán)隊(duì)成員翁紅明表示：“哈桑小組在這篇文章（指向《自然》提交的那篇論文）中使用了我參與開發(fā)的計(jì)算軟件包，并引用了 以我為第一作者于2009年發(fā)表的一篇文章。”且在一名不愿透露姓名的該領(lǐng)域研究者看來，哈桑的這篇預(yù)測更像是“憑空冒出”。“甚至沒有給出嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證 明，僅僅是一個(gè)預(yù)言。”這名研究者表示，加上兩項(xiàng)研究在arXiv網(wǎng)站公布的先后順序，讓人不禁懷疑，哈桑小組的工作是否完全獨(dú)立？

澎湃新聞在普林斯頓大學(xué)官網(wǎng)找到了一篇官方聲明，聲明引用了普林斯頓團(tuán)隊(duì)論文的第一作者、普林斯頓大學(xué)物理系、博士后研究助理 Su-Yang Xu的話，“我們的工作，從理論到實(shí)驗(yàn)全部都是獨(dú)一無二的。” Su-Yang Xu說，“理論家告訴我們，一些化合物可能會(huì)顯示出新的或者有趣的屬性。隨后，我們獲取樣本并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。我們自己提出了理論預(yù)測并完成了實(shí)驗(yàn)。”

哈桑也在郵件中回復(fù)了澎湃新聞的疑問，“關(guān)于這個(gè)問題，我們的立場已經(jīng)在這份聲明中闡述清楚了，聲明就是我們研究合法性的證據(jù)。”

對于翁紅明提出的質(zhì)疑（哈桑團(tuán)隊(duì)論文使用了他參與開發(fā)的計(jì)算軟件包，并引用了他于2009年發(fā)表的論文），哈桑回應(yīng)稱，“我們研究使用的是公開免費(fèi)的軟件 （使用開源代碼，對任何人開放）。我們的工作是基于我們早期出版的關(guān)于拓?fù)浣^緣體的論文，最早可追溯到2008年，在《自然》雜志和《科學(xué)》雜志上都可以 找到。當(dāng)然，我們的論文引用了很多研究團(tuán)隊(duì)的多篇論文，但是沒有一篇發(fā)現(xiàn)了外爾費(fèi)米子。”

“我相信，對于論文的正確性，兩份雜志自有評(píng)判。”哈桑回應(yīng)道，“《科學(xué)》雜志愿意接受我們的論文，是因?yàn)槲覀兊恼撐氖钦_的。所有的評(píng)審人員（推薦人、 審稿人和編輯部）在經(jīng)過仔細(xì)核查之后都認(rèn)同這一點(diǎn)。也只有達(dá)成共識(shí)，他們才會(huì)決定發(fā)表。我聽到很多人的論文被拒，不僅是中科院團(tuán)隊(duì)的論文。《科學(xué)》雜志在 其官網(wǎng)上給出了很多拒稿理由，如論文不準(zhǔn)確、不完整或者無法理解。但是他們?yōu)楹尉芙^中科院團(tuán)隊(duì)的稿子，我就不清楚了。”

普林斯頓哈桑團(tuán)隊(duì)對外爾費(fèi)米子的發(fā)現(xiàn)，左上圖為TaAs晶體，右上圖為外爾半金屬中的外爾費(fèi)米子和表面的費(fèi)米弧，右上圖和左下圖中的加號(hào)和減號(hào)表示晶體中外爾費(fèi)米子所具有的特定手性，右下圖表示外爾費(fèi)米子具有的“磁單極”屬性。

普林斯頓哈桑團(tuán)隊(duì)在外爾半金屬表面發(fā)現(xiàn)的費(fèi)米弧。

外爾費(fèi)米子能讓手機(jī)一年一充電？

盡管“發(fā)現(xiàn)”先后已有了爭議，不少媒體已開始宣稱外爾費(fèi)米子的發(fā)現(xiàn)給智能手機(jī)帶來顯著影響，可以解決智能電子設(shè)備待機(jī)時(shí)間短、電量消耗快的問題。如香港 《南華早報(bào)》網(wǎng)站7月23日報(bào)道，這項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)將極大地推進(jìn)未來技術(shù)的發(fā)展，例如比目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度更快的量子計(jì)算機(jī)，以及能夠?qū)崿F(xiàn)一年一充 電的智能手機(jī)。

不少網(wǎng)友對“一年一充電的智能手機(jī)”表示懷疑，稱這是天方夜譚。對此，澎湃新聞致電中科學(xué)物理所綜合處處長魏紅祥，對方解釋說，這是媒體的誤傳，“外爾費(fèi) 米子的發(fā)現(xiàn)確實(shí)可以節(jié)省器件能耗，增長待機(jī)時(shí)間，但‘一年充一次電’恐怕是記者寫出來奪人眼球，這只能是未來的一種期待。”魏紅祥還表示，由于網(wǎng)上出現(xiàn)各 種“發(fā)現(xiàn)外爾費(fèi)米子”的消息，其中不乏錯(cuò)漏，中科院團(tuán)隊(duì)研究員會(huì)盡快出一篇聲明，解答疑問。