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科学史上3件乌龙事件

从事科学研究工作的人都知道,追求事物的真相是恒久不渝的道理。然而在探求真理的过程中,有时会因为一时的疏忽,得到超乎想像的结果。如果这结果不太引人注意,研究者道歉了事,也就罢了,毕竟是出于无心之过。万一结果是动摇国本,举世譁然,虽出于无心,但也很难善了。

以下列举3件个人所整理的乌龙事件,其中有2个发生于笔者在国外就读研究所期间。

1991年笔者还在美国当博士研究生时,当时利用分子束磊晶(molecular beam epitaxy)设备,在低温下(200度C)成长砷化镓(GaAs)半导体是个热门的题目,正常成长的温度要在500摄氏度以上。低温成长的砷化镓,内含较多的晶格缺陷,物理特性有很大的不同。

有天晚上在实验室,遇到别部门的博士后研究员,问他最近在忙些什麽?他说别提了,前不久罗伦斯-柏克莱(Lawrence-Berkeley)实验室发表的结果显示,低温所成长的砷化镓材料,在极低温的测试环境下,具有超导性,而他花了几个礼拜的时间,却无法重复相同的实验结果。

众所周知,超导体与半导体向来井水不犯河水,而低温成长的砷化镓会有超导性,跌破了众专家的眼镜。全球很多研究机构都尝试想得到相同的结果,却无功而返。后来真相大白,原来在分子束磊晶成长,须利用铟(In)金属将基板黏着在钼(Mo)的加热盘上。Lawrence的研究人员并没有把铟清除乾净,而扩散进入基板内,结果是铟呈现出了超导性,而非低温的砷化镓。这个乌龙事件,让不少人白忙了一阵子。

第二件乌龙事件,也就是俗称的冷融合(cold fusion)。核融合反应是人类追求洁净能源的终极圣杯,也就利用氢原子的的同位素,产生融合反应,释放出大量的能量。事实上,太阳的能量就是来自于内部的核融合反应。但是要产生人造的融合反应,首先需要达到将近太阳内部的反应温度。物理学家们从上世纪50年代就开始相关的研究,花费了巨大的资源,至今都无法获得持续的,且产生稳定能量输出的融合反应。

在1989年美国犹他大学的2位电化学专家,在实验桌上利用电解重水(水分子内为含氢的同位素),在室温下得到融合反应,并获得稳定的能量输出。这项成果被电视媒体广为报导,举世譁然。不仅是科学史上的重大突破,而且具有庞大的商业利益,人类从此可以有洁净且充足的能源了。另外化学家也大大地重创了物理学家。

在发表没多久后,该团队来笔者就读的学校报告成果,该演讲吸引了不少的好奇者,挤满了大讲堂,我也身在其中。该项反应所产生的能量,是大于一般化学的放热反应,但是核融合反应的另项重要证据是中子的产生,我怎麽看都觉得数据不甚明显。当然举世的专家都放下手边的工作,希望能有更大的突破,最后结论是,有能量产生但不是融合反应。

事实上这2位电化学专家原本并不急着发表成果,而且打算先发表在不重要的期刊上。但当时也有其他的团队在从事类似的工作,学校当局为能抢先,就迳自安排主流媒体的新闻发表。而这2位电化学专家,受此事件的影响,最后是离开美国,到欧洲工作了。

第三件乌龙事件,真的是动摇了国本。这是发生在2011年,欧洲原子能委员会(CERN)的质子加速器。该实验是将位于瑞士及法国边界的加速器所产生的微中子,射向700多公里外位于意大利山脉隧道内的探测器,其目的是探测微中子在行进过程中,是否会在不同类型微中子做转换,藉以解释宇宙在大爆炸之后,所存在的都是正物质,而反物质的量非常的少。

但是实验中却意外发现,该微中子的速度居然超过了光速,这是违背了爱因斯坦相对论的基本假设。研究人员仔细的分析各项数据,并考虑到可能影响的因数,如潮汐、地壳变动等。最后再做一次实验,仍是得到相同的结果。但这个实验,不像前述的2个乌龙事件,没有什麽单位可以重复实验的过程。欧洲求助于位于芝加哥的费米实验室,费米实验室表达需要花2年的时间准备。

没多久后CERN公开道歉实验上的失误,原来一个传输GPS同步的信号线接头没有锁好,造成了计算上的误差。一旦锁紧了,相对论还是正确的。

如果有天实验室的菜鸟研究生,气急败坏地告诉指导教授,实验室的仪器不能工作。有经验的指导教授会问他,电源插头有没有接好,大概有八成的机会,问题就解决了。此外,万一你在实验过程中,发现了前所未有的现象,可千万别一厢情愿地认为幸运之神特别眷顾你。

曾任中央大学电机系教授及系主任,后担任工研院电子光电所副所长及所长,2013年起投身产业界,曾担任汉民科技策略长、汉磊科技总经理及汉磊投资控股公司CEO。