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撤稿事件警醒:千万不要自己骗自己

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编者按
 
二十年前有些学科能够发不拘质量只要是英文论文就可以当选中国院士的时代,到现在已经一去不复返了。今天海内外华人面临新的考验:相当一些年轻人懂得如何让文章进入光鲜的期刊,而中国很多单位普遍崇拜光鲜期刊而不问内容,一些学科出现了有些年轻人选择结果、发表不可靠结果的现象。有些是自己都存疑的结果,但只要想方设法钻进了光鲜期刊就可以。有些年轻人知道这种情况,但只要是自认为的朋友,就不讲科学而讲江湖,一团和气。
 
这样的问题,对中国的科学是好还是坏,年轻人进入的是科学界还是传统江湖,是一个重要问题。
 
今天物理学重要而热门的一大部分是凝聚态物理。戴希教授对凝聚态物理一篇光鲜论文撤稿事件的分析,是一剂清凉剂,虽然对江湖文化是杯水车薪,也表明了真正学者、真正科学家的态度。
 
1974年加州理工毕业典礼,费曼分享他关于如何进行科学探索的哲学——
 
“The first principle is that you must not fool yourself—and you are the easiest person to fool. So you have to be very careful about that. After you’ve not fooled yourself, it’s easy not to fool other scientists. You just have to be honest in a conventional way after that.”
 
第一要义是千万不要自己骗自己——自己是最好骗的。所以,你可得千万小心。在确定你没被自己骗了之后,其它科学家也就不那么容易被骗了。做到这点,剩下的就是像平时那样老老实实就好了。
 
撰文|戴希(香港科技大学物理学系讲座教授)
 
调查报告编译|滕尧 薛棋文
 
责编|邸利会
 
今年3月,有关马约拉纳零能模体系中量子电导的实验文章遭遇退稿风波,该文的通讯单位荷兰Delft技术大学和《自然》杂志社曾委托领域内的四位知名专家,对此事进行了仔细的调查,并公开发表了他们的调查报告(见本文附录)。
 
4月中旬,率先对该文发起质疑的两位科学家,美国匹兹堡大学的 Sergey Frolov 教授和德国Julich研究中心的 Vincent Mourik 教授在网上组织了两次在线会议,向世界各地关注此次事件的同行们介绍了事件的来龙去脉和他们质疑该文的主要理由。
 
我本人帮助主持了针对亚太地区的在线会议,参与了会上和会下的相关讨论,因此《知识分子》的编辑一直催我就此事发表一些看法,以引起大家对学术诚信问题的重视。如下就是我抛砖引玉,对这个问题的几点思考。
2021年3月8日,《自然》杂志发布撤稿通知,撤回2018年3月28日发表的一篇有关马约拉纳零能模体系中量子电导的实验文章。被撤稿的文章的作者称,原始数据的分析在科学上不够严格(“insufficient scientific rigour”)。
 
对作者的职业生涯恐有较大负面影响
 
本文的通讯作者,Delft技术大学的 Leo Kouwenhoven 教授,在纳米器件物理领域内是大名鼎鼎的专家,在他的祖国荷兰被视为民族英雄,在国际学术界享有很高的声誉。他最广为人知的学术成就,就是在2012年率先在超导/纳米线混合体系的输运实验中发现了马约拉纳零能模的迹象。2016年,微软公司开始与Kouwenhoven合作,委托其创建位于Delft的微软实验室。
 
本文的第一作者,目前在清华大学物理系工作的张浩教授,是年轻一代中的佼佼者。这篇被撤稿的论文是张浩在Delft技术大学Kouwenhoven教授组做博士后时所完成的工作。 凭着首次在超导/纳米线混合体系中观测到量子电导的轰动成果,2017年在香港举办的拓扑和关联体系的戈登学术会议上,张浩是唯一做邀请报告的博士后。
 
我记得在那次会议上,张浩虽然是最年轻的报告人,但他的表现非常老练,赢得了不少资深科学家的好评。张浩回国工作以后,更是成为中国在拓扑量子计算领域取得突破的希望,备受关注。
 
这次的撤稿,涉及到本领域内最顶尖的研究小组和科学家,因此尤为令人痛心。本次事件对两位主要作者的职业生涯都会产生较大的负面影响,甚至对整个拓扑量子计算领域的发展都是非常不利的,希望当事人能吸取教训,引以为戒。
 
科学上的争论,不该关起门来
 
我身边有不少朋友都对这次事件的两位吹哨人颇有微词。
 
他们的理由总结起来无非是两点:第一,这样的事件最好是关起门来内部解决,不要公开,这样才能维护整个研究领域的正面形象,而维护一个良好的正面形象又是保证资金投入不断链的关键;第二,两位有自己的小算盘,想掀翻老师傅自己上位,动机不纯。
 
关于这两点,我的看法是,在这个充满冲突的世界里,已经有太多的争论沦为价值观的冲突和立场的对立,科学上的争论是硕果仅存的、可以就事论事,只看事实的领域,我希望大家不要动不动就去揣测别人的动机。
 
从另一个角度看,正因为存在着人与人之间的利益冲突,使得科学家之间可以互相质疑,互相监督,最后只有经受住了同行质疑的发现才成为真理,这正是一个科学领域得以健康发展的保证。
 
而只有通过公开质疑,公开辩论的方式,才能从根本上维护公众对科学界的信心,关起门来内部解决这一套,很难真正赢得外界的信任。
 
反过来,存在于国内某些机构的 “大佬发文,排队点赞” 的风气,如果升格为国际潮流,才是真正值得忧虑的。
 
一份堪称经典的调查报告
 
关于本次撤稿事件的调查团队,由四位在国际上享有盛誉的专家组成,他们是柏林自由大学的 Piet Brouwer 教授,瑞士联邦工学院(ETH)的 Klaus Ensslin 教授,斯坦福大学的 David Goldhaber-Gordon 教授和麻省理工学院的荣休教授 Patrick Lee。
 
这四位专家对这一事件进行了长达数月的认真调查,最后完成了一份堪称经典的报告(为方便读者,我们编译了这份英文报告,见文末附录,原报告下载地址:
 
https://zenodo.org/record/4545812#.YNmgGBMzZE7)。
 
在调查报告中,四位专家指出该文在数据处理中存在的最大的问题,是带有偏见地选择性展示数据,从而非常容易造成读者的误解。该文声称发现的量子化电导台阶,在实验中是一个电导对三个主要参数变量的平台,即super gate(主要调节载流子浓度)、tunnel gate(主要调节电极到超导/纳米线混合体系的隧穿强度)和磁场(主要调节超导/纳米线混合体系的拓扑特性)。
 
在被撤稿的论文中,作者用了四张图来论证这样一个量子化平台的结果,而四位专家则在仔细调研的基础上,对这四张图中数据处理的不符合科学规范之处都一一列举出来。
 
在指出文中数据处理的不当之处后,专家们进一步指出,基于文中给出的选择性数据,存在电导平台这个结论是可以成立的,然后在看了作者提供的全部数据以后,他们觉得结论或许还是可能成立的,但是会被大大弱化。也就是说该文的作者通过选择性地展示数据把一个相当弱的结论强化了,这是该文作者在科学态度上存在的主要问题。
 
然而,在报告的 “方法论” 一章中,专家们又披露了一个更严重的问题,在这次调查的后期,几位作者重新检查了一遍原始数据和处理过程,发现其中的电导校准有错误,错了大约10%,这样一来此前已经被大大弱化的电导平台这一结论彻底不成立了,因为即使这是一个平台,它也并不处在正确的量子化数值(即2e2/h)上,而是比它大了10%。
 
我相信最后一点是他们最终决定撤稿的重要因素。
3月8日发布的调查报告首页
 
专家们指出的上述问题非常具体和专业,但同时又具有较强的可读性,我本人大概花了两天的时间逐字逐句地读了一遍,感觉真是受益匪浅。
 
我希望关注这个事件的并有一定专业基础的朋友一定要亲自去仔细读一遍这份报告,然后独立下结论,不要仅依赖二手的报道(包括我写的这篇)。
 
专家组在分析了该文的数据处理和方法论之后,又对作者为什么会犯这样的错误进行了解释。他们认为,作者在面对大量的数据时犯了“自我欺骗”的错误,由于太相信理论的正确性而忽视了跟结论不符的数据。
 
我知道有不少朋友对专家组没有将这次事件明确定性为学术不端有些不满,其实我以为不必苛求。学术诚信的建立其实更多地是依靠每一个个体的觉醒,没必要事事要求权威认定。因此,我再次鼓励大家亲自去读调查报告和原始文献,然后自己独立下结论。
 
同时,这份调查报告也是对研究生进行学术诚信教育的绝好材料,特别是对凝聚态实验方面的课题组来说尤其贴切。
 
拓扑量子计算还是有希望实现的
 
撤稿事件以后,许多人对基于马约拉纳零能模的拓扑量子计算方案失去了信心,认为这个方案是人为炒作出来骗经费的。我不同意这种不理智的看法,并提醒持这种观点的朋友们注意以下几点。
 
首先,关于马约拉纳零能模的理论基础是非常扎实和牢固的,并没有受到任何质疑,目前的主要问题在于纳米线和超导材料的工艺尚未到达要求。
 
其次,虽然这次的实验结果并没有像作者声称的那样达到量子化平台,但我们也要看到,自2012年首次在超导/纳米线混合体系的输运实验中探测到零能峰以来,科学家们在样品生长、器件工艺优化等方面已经取得了非常大的进步,按照目前的发展速度,真正的量子化平台和更困难的量子编织很有可能在接下来的5到10年内实现。
 
再次,通过这次的撤稿事件和两年前的 “天使粒子” 实验遭质疑事件,其实说明国际学术界的自我纠偏机制还是一直在起作用的,无论是发在哪里的文章,也无论在当时引起了多大的轰动,最后都需要被同行广泛认可和接受以后才能确认是对的,而实验的可重复性是最起码的要求。
 
所以,我觉得通过这次的撤稿,挤掉一些虚假的泡沫,对整个领域发展是好事。我还是相信拓扑量子计算是有希望实现的。
 
保存原始数据太重要了
 
这次的学术争议可以在一年的时间内彻底搞清楚,保存完好的原始数据起到了关键作用。
 
两位吹哨人对发表的论文产生怀疑以后,首先通过正式渠道向Kouwenhoven组索取原始数据,然后通过对原始数据的仔细分析发现了问题所在。
 
对于重要的凝聚态物理实验来说,保存原始数据的重要性无论怎么强调都不过份。据我所知,在一些世界一流的凝聚态物理实验室,如德国斯图加特马普所,早就建立了实验数据全所统一强制保存的制度,并产生了很好的效果。
 
在此,笔者呼吁国内顶尖的研究机构在这方面带一个头,在单位内部建立一个强制性的数据自动备份系统,不管有用没用的数据,一旦在测量仪器上产生就会同时自动备份到所里的中央服务器,自动整理编号后保存3到5年。
 
这样,在发表文章的时候,就可以说明本文是基于某某研究机构的哪几条原始数据写成的,如有疑问可以通过正式渠道申请下载原始数据,自己来进行分析。不同的研究机构可以建立 “诚信科学联盟” 共同分享和维护原始数据库,甚至可以通过区块链技术建立起一条一旦产生就不可更改和擦除的原始数据区块链,从而让最先进的技术来切实保障科学诚信。
 
这次撤稿事件已经过去了几个月,凝聚态物理界恢复了往常的平静,但对科学造成的伤害一直都在,我们应该好好总结反思,如何避免 “重磅研究” 遭遇撤稿的尴尬,如果真的不幸发生,又该如何做才能维护科学的廉正(Integrity),重新树立公众对科学的信任。
 
附录:调查报告摘要
 
前言
 
2020年,科学界一些人士对发表在Nature期刊上的一篇文章 “Quantized Majorana conductance ” 提出了质疑。因此,代尔夫特理工大学(作者单位)联系了四位公认的世界级专家进行调查且对原始实验数据进行分析,并最后给出了一份调查报告。
 
一、背景介绍
 
早在2010年就有2篇理论性文章提出:使用半导体纳米线和超导体,加之磁场调控和纳米栅压控制就可以观察到难以捉摸的马约拉纳费米子。2012年,与微软合作的代尔夫特理工大学的Kouwenhoven研究组发文报道了他们的器件在低温下的测量结果,观测到了马约拉纳费米子的特征。这篇文章引起了科学界对马约拉纳费米子的兴趣:一些理论学家提出了如何基于马约拉纳粒子的特性实现量子计算,另外还有些实验小组也陆续进行实验并探测到了一些马约拉纳粒子的特征现象,其中也有一些理论学家对探测到的实验现象做出了一些理论上的解释,其中被广泛接受的解释是andreev束缚态。
 
这种器件在适当的条件下,它一个电子可以分裂成两个马约拉纳费米子,并在超导纳米线两端各一个,致使纳米线电导率增加。因为马约拉纳费米子的对称性,它具有非常稳定的量子化值,所以电导率也应该增加到一个特定值—2e2/h。但是由于实验条件和器件制备手段的限制,一直以来的实验观测结果都远低于这个值。所以一直到2017年为止,观测到2e2/h的电导值对于发现马约拉纳费米子来说仍然是一个决定性的特征。
 
当然仅仅看到2e2/h的电导值也是不够的,因为马约拉纳费米子的量子化值相对于一些参数(磁场强度、耦合度、载流子浓度)的变化应该要具有一定的稳定性,所以观察到的电导值相对于这些参数变化要出现一个平台才比较有说服力。
 
在被调查的论文中代尔夫特理工大学的实验小组主要介绍了ZBP(zero bias peak,零偏压下电导的峰值)相对于调控参数B(磁场强度)、TG(Tunnel Gate,隧道栅压)和SG(Super Gate,超栅压)变化的稳定性。
 
针对于科学界和专家们自身对论文的疑问,调查专家组索取了作者的样品A和样品B及其他器件的大量测试数据,并默认了这些数据都是在代尔夫特理工大学记录的,调查过程中专家也分别跟文章的每位作者进行了单独的视频会议。调查报告主要就是对实验小组的全部数据(包括未公开的数据)进行分析,并阐述了作者是如何对数据进行了一些处理从而使实验数据符合了他们的预期。
 
在详细阐述之前调查报告强调了两个概念:
 
(1)平台:马约拉纳零能模的ZBP高度为1x2e2/h且这个ZBP与B、TG和SG的相关性曲线都应该出现一个平台(参数变化但是ZBP不变)。尽管平台区域仅仅只会占据三维参数空间的一小部分,但是只有1x2e2/h平台的存在才能有力的支持文章的结论。
 
(2)电荷跳跃:电荷跳跃会影响器件的测量,并且这种情况非常普遍。因此器件会随着时间推移而改变甚至变坏。实验人员说他们制造了60个样品,并且测量了其中11个,其他的则因为光刻效果不好等因素被舍弃,并且由于只有一个稀释制冷机,一次只能进行1~2个器件测试,又因为他们常温下发现器件参数会随时间变差,所以没有对器件进行重复测试。
 
二、数据上的一些发现
 
论文的数据基本都来自样品A,实验中每次测量持续1小时。图1b的上半部分为电导相对于垂直偏置电压和磁场强度的二维热图,下半部分则是从二维图中提取的一维曲线(电导vs磁场)。从论文给出的曲线可以看出电导一开始随着磁场B上升而增大,在0.8T附近达到最大值,从作者提供的完整数据(图A)可以看到他们同一样品被测量5次,ZBP大小从0.8x2e2/h到1.3x2e2/h不等,但作者仅仅挑选出了ZBP恰好等于1x2e2/h的数据展示在论文中,剩下的数据却只字未提。
论文中图1
图A:文章作者的测量数据,论文中仅提供了黑框中的曲线
 
而且调查组的专家认为图1b下半部分曲线中的平台是由于电荷跳跃形成的,实际情况并没达到平台化。在与专家们的交流中,作者也同意这一观点。尽管图中明显看到了平台是电荷跳跃导致的,但是论文中并没有提到这一点。文中图1d为模拟曲线(一个理想的零偏电导峰平台),与图1b曲线相似,但是,去掉电荷跳跃的影响后,图1b的曲线则与理想情况相差甚远。
 
图2给出了电导随着TG的变化曲线,同时根据作者们提供的未发布的完整数据作出了图B。每一次测量的SG和磁场强度是相同的,但是大多数情况下,其他几次的测量结果与图2并不相同,没有展现出图2那样宽的平台。文中给出的曲线总体趋势是随着TG上升电导快速上升并达到最大电导,形成了宽度约为0.35V的电导峰平台。但专家们认为图2b中0.35V宽度的平台是由于电荷跳跃反复重置实际的隧道栅压导致的,这一点可以从图2c中看出。
论文中的图2(a、b、c、f)
图B:论文没有给出的测量数据
 
图B右图中展示了在类似的B,SG和TG的条件下测量得到的电导和TG的变化曲线,对比论文中图2可以发现,电荷跳跃反复重置TG电压的结果是相当普遍的,特别是在红色垂直线处,即TG=-7.8V和-7.68V时发生了电荷跳跃,这和图2b中-7.75V和-7.6V发生电荷跳跃很接近。而图B左图展示了在相同SG和TG电压下的磁场扫描,也显示了图A中前面描述的宽峰,而在被调查论文中并未提及这两组数据。专家们认为这种遗漏是有问题的,因为一旦去除图2b中的电荷跳跃的影响,相对于B和TG的函数而言,由补充数据得到的1.25x2e2/h电导峰平台和论文中给出的1x2e2/h的电导峰平台具有同样的稳定水平,如果这些数据被展出,被调查论文中1x2e2/h的量化值可信度会大大降低。
 
并且有科学人士将图2b的原始数据与论文给出的数据相比指出:作者删除了部分数据,并将左边部分数据右移,收缩了大约0.03V的TG压值。作者也在回应中承认了这一点,并表示没有在论文中说明这种数据处理方法(包括删除数据)是一个 “判断上的失误”。在与专家组的讨论中,作者表示删除的内容对数据解释没有太大影响。调查专家们同意这一判断,但是专家们还是强调论文中数据呈现的电荷跳跃容易误导读者,即测量得到的平台比实际更宽了,作者也在回应中承认了这一点。值得注意的是,发表的图中并没有电导开始下降的测试数据,会造成平台宽度更宽的暗示。但是对于这一点,在与专家们交流和对外界回应中,作者强调平台的宽度 “并不表示多少”,相反,他更强调的是随着调控参数的改变ZBP的稳定性。
 
同样还存在有争议的是:论文中对图2d和2e的描述为:“图2d的红色曲线展示了测量得到的量化后的ZBP,提取的高度和宽度如图2e所示。” 旨在表明ZBP的宽度确实与常态电导有关,但是归一化高度不受影响。结合作者提供的全部数据(图2d和2e下方)可以看出,为了能印证他们的结论,作者选择了只占全部数据很小一部分的零偏峰电导恰好等于2e2/h的数据去绘制了ZBP和ZBP的宽度,即图2d和2e。因此调查专家们认为论文中的描述并不正确,由此产生的图2e具有误导性,特别是论文正文的讨论中由图2d和2e得到了 “在大范围常态电导中量化电导峰高已被发现” 的结论同样也是不正确的。
论文中的图2d和图2e(上),包括未公开部分的全部数据(下)
 
图3给出了ZBP对SG的依赖关系,改变SG是为了改变纳米线中的化学势,但通常也会因为改变隧穿势垒的传输带来一些不希望出现的二次效应。作者在图3介绍中指出他们调节了TG电压以维持隧穿输运常数(这种多个栅极同步调节从而只调整一个参数,是该领域的标准做法)。
论文中图3以及图3相关的未公开数据
 
观察图3a,数据显示电导从SG=-6.5V逐渐向下偏移,平均斜率为-0.3x(2e2/h)/V。这一趋势表明电导可能在-6.5V处跨越了(2e2/h),但是论文中并没有数据可以印证这种猜测。结合0.7T的全部数据,有科学界人士指出论文中的只展示了实测数据的一小部分,这一点可以从左边的全部数据可以轻易看出。全部的数据显示了更大的电压范围,电导最大值已超过(2e2/h),到达1.7x(2e2/h)。电导在-4.05V处跨越了(2e2/h),但是作者将数据从这一点处截断从而使用在了论文中。第一作者解释道:因为在-4.05V处发生了电荷跳跃,使得常态电导值发生了变化,为了给出一个隧穿率保持恒定的数据,所以将其他数据删除掉了。调查专家对于作者未展示全部数据感到非常遗憾,因为在看到全部数据后可以发现:电导值是缓慢跨越了量子化值2e2/h的,而不是像文中所述在2e2/h停止上升。
 
基于给出的全部数据,专家指出B=0.8T时电导在-5到-6.5V的SG电压范围内相对于2e2/h波动高达25%。论文中图1和图2中的数据在SG为-6.5V处获取的,但是从提供的电导和SG的相关性曲线可以看出:电导值在穿过2e2/h后,相对于SG的变化斜率非常大,约为1x(2e2/h)/V。原文中,作者写到:“仅有在耦合固定状态下,能够强而稳定的对抗外来磁场强度,载流子浓度的变化,保持量子化的电导峰值,才是能够在输运环境中明确发现了拓扑马约拉纳零模能的证据。”专家们认为,实验测得的全部数据并不能证明作者的这一结论。值得注意的是,在与调查专家的谈话中,通讯作者不同意专家的观点,并继续认为B=0.8T时,在SG=-6.5V和-5.5V处出现了电导峰平台。
 
图4给出的是样品B的测试数据,其中零偏电导随磁场B变化的曲线与样品A相似。但是论文中将零偏电导随SG电压的变化的数据错误的标成了随TG的变化,这一点作者在最初的回应中已经承认。
图4
 
不像其他,图5的意图是呈现不能代表发现马约拉纳费米子的数据,从而说明有无马约拉纳费米子特征数据的差异(这些数据来自样品C)。与获取图1和图4的方法一样,给予样品适当的调控后,获得了1x(2e2/h)附近的零偏电导峰值。作者们在文中解释道:这个数据也呈现了一个明显的量子化峰值,但是这不是马约拉纳零能模(即马约拉纳费米子),因为零偏电导峰相对于TG并没有一定的稳定性体现出来。调查专家们也同意图5中的数据没有清晰地出现马约拉纳费米子的特征。
图5
 
三、作者的方法
 
“The first principle is that you must not fool yourself—and you are the easiest person to fool. So you have to be very careful about that. After you’ve not fooled yourself, it’s easy not to fool other scientists. You just have to be honest in a conventional way after that.” 1974年加州理工毕业典礼,费曼分享了他关于如何进行科学探索的哲学。
 
专家指出,他们并没有发现数据造假的证据,但是,文章作者并未像费曼警告的那样加以防范,落入了自欺欺人的陷阱。在实验中,实验者们受到理论预测的驱使,寻找2e2/h的电导峰平台,当他们找到了之后急于向大家分享他们的成功,当然因为《自然》期刊的限制,他们选择了他们最好的数据展示,并没有对实验结果有所刻意隐藏。图2d和图2e中数据点的进一步分选是为了避免如果所有数据都被绘制出来会导致的混乱和杂乱,并强调零偏压电导即使在峰宽变化时也可以具有相同的值。他们表示,鉴于图2e中的数据是从图2b中的数据中提取出来的,而图2b中的数据显示了更广泛的变化,他们没有预料到水平红线会给读者一个错误的印象,即在改变TG同时,电导恰好稳定在2e2/h。
 
寻找 “最佳数据” 是实验型研究的核心,即每个科研团队都要面临着这样的工作,测量和记录的同时也需要呈现和突出内容,给读者提供全面的数据并不加以点评是没有任何意义的。文章中提到的:ZBP精确到2e2/h并相对于B,TG,SG等参数下的稳定性就是本文作者所追求的目标。而因为设备的局限和纳米管的制作工艺限制,得不到文中提及的追求的目标不应该说明优美简约的马约拉纳理论有什么问题,相反的,只要将有限的条件调节到合适的情况下,马约拉纳粒子就会被发现,正如本文作者所做出的策略——测试多个“合适”的器件,并对理想模型进行对应。
 
论文作者基于理想模型(带自旋轨道耦合的半导体纳米线、超导体)制造并在适当条件(磁场强度B、隧道栅压、超栅压)下测试了许多样品。如果样品测试结果和理论预测没有大致符合就换下一个样品继续测,但是由于制造工艺等因素的限制,能观测到马约拉纳粒子特征的合适器件并不容易得到。
 
针对这篇文章,专家们出了第一个意见就是:如果允许局部稳定性要求从要求一个有限宽度的平台转变成仅仅寻找一些参数的零或小的偏导,那么论文中的数据是足够说明的,很容易就能够找到一到两个参数的零偏导。比如在找到了理想磁场的条件下可以调整隧道栅压或超栅压获得2e2/h的峰值高度。这一点实验团队显然做到了,他们在 “甜蜜点” 的附近扫描了每个参数的函数。通讯作者告诉我们:相比于漫无目的的寻找,实验团队是在专注的寻找他们已知的所需要寻找的东西。通讯作者还给出了一个登月的例子:你为了月球出发了然后你就去了月球一次”。作为一个样品不稳定的实验,使用作者这种方法很容易只关注自己的目标数据而忽略其余数据所表现的警告性信息,而且我们注意到,论文中的2e2/h并没有什么特别之处,只是调谐过程中的一个恰好等于关注值的电导值。
 
总结一下,考虑到实验环境的因素,专家理解作者的实验方法,即微调到一个甜蜜点上,在甜蜜点实现一个电导峰平台。但是这种想法非常危险,因为它非常容易导致自欺欺人,如果电导相对于栅极电压的数据是在线性电导达到峰值的磁场强度下测试的,并且已经通过调节其他栅压将电导调节到了2e2/h左右,显然只能在2e2/h时发现平台。除此之外,数据的呈现方式和选择也很可能在自欺欺人,进一步欺骗了读者,这包括但不局限于作者只展现了部分数据。
 
如果观察到的电导峰平台更宽的话,该方法原则上就可以变得合理起来。因为在相当大的磁场和两个栅极电压范围内仍然保持在2e2/h的电导不太可能是统计学上的假象,但如果围绕目标值的波动大得多,且如果在参数空间的同一点上对所有相关参数的鲁棒性没有建立起来,就可能从根本上无法得出稳定在2e2/h的电导峰平台有意义的结论。在这种情况下,只关注你得到的数据的方法很可能有内在的缺陷。
 
在调查中,作者无意间发现了另一处错误,即发现了他们的电导测量没有经过适当的校准。在纠正了这一校准错误后,图2b和2e中的电导峰平台是在1.1 x2e2/h,而不是1.0 x2e2/h,与平台区域周围的数据浮动相比,这一差异必须被认为是显著的(如图C)。左图,已经在我们第一次讨论图2e期间提出,使用原始校准(但与公布的版本不同,它包括了与电导不精确等于1.0 x2e2/h的数据),而右图显示了被适当的修正后的数据。如果作者在进行实验时使用了正确的校准,就不会将这个平台的特殊性放大。
图C
 
四、从数据看到的结论
 
综上所述,如果在所有相关参数的一定范围内,电导的变化不超过一定幅度,就可以说发现了一个电导峰平台。在本实验中,相关参数是磁场B、隧道栅极电压TG和超栅极电压SG。作者的方法是在B=0.8T,SG=-6.5V,TG≈-7.7V的甜蜜点附近测量并得到了电导峰平台。现在分别讨论样品A在B、TG和SG方面的稳定性。
 
与磁场B相关的稳定性
 
在TG=-7.68 V和SG=-6.5 V时公布的电导和B的函数仅仅只能说明一个高为2e2/h的电导峰被疑似的电荷跳跃拉长。专家们的结论是,已公布的数据并不支持磁场能够形成电导峰平台的说法。使用未公布的数据,在SG=-6.5 V附近取值,做出了多条的电导和B的曲线,这些曲线也到达了一个单一最大值,但高度在0.8到1.3×2e2/h之间不等。这些未发表的数据证明ZBP作为B的函数不存在平台,这些数据并未标明2e2/h这个值有什么特别之处。
 
对隧道栅极电压TG的稳定性
 
这一说法可以认为得到了图2b中已公布数据的支持,尽管电导峰平台的宽度被几个电荷跳跃增加了约2倍。
 
作者从图2b中选取的数据点恰好在图2e中表现出非常好的平台特征,专家认为这归功于 “不幸的” 选点,这导致了图2b中未被处理的数据的平台质量未能被体现出来。未发表的数据在SG的附近值,特别是SG=-6.8V时的一组数据并未出现2e2/h的平台。
 
与超栅极电压SG相关的稳定性
 
文章没有任何数据表明甜蜜点处的电导不随SG变化。一组未发表的数据显示,在B=0.8T时的电导与SG的曲线在SG=-6.5V时具有一定的斜率,这与SG=-6.5V附近存在平台的结论相悖。
 
综上所述,在证明电导峰平台的三个参数中,只有TG可以得到数据的支持。所以专家们认为,现有数据不支持G=2e2/h时具有稳定平台的结论。
 
四、总结
 
专家们的结论是,从稿件中结果的呈现方式来看,作者选择了展示支持他们所追求的现象的数据(电导峰平台值达到2e2/h),而忽略了那些可能会引起读者质疑的数据。如果是有意为之,显然是一种严重的违法行为。经讨论后,专家们并没有发现故意的证据,相反,他们认为最合理的解释是,作者们被一时的兴奋冲昏了头脑,自己对不符合他们预期目标的数据选择视而不见,而这种 “自欺欺人” 正是费曼在演讲中所预警的。
 
参考资料:
 
1. 撤稿声明 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x
 
2. 《自然》论文“Quantized Majorana conductance” 调查报告 https://zenodo.org/record/4545812#.YEhqEy21G-7



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