中科院院士「修正」了麥克斯韋方程？研究發(fā)材料期刊，兩度熱搜，兩極評(píng)價(jià)

曉查 2022-01-18 15:03:02 來(lái)源：量子位

曉查 豐色 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

已提出150余年的麥克斯韋方程組被“顛覆”了？

這個(gè)物理學(xué)理論話題，最近成功出圈。

事情是這樣的：

近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)。會(huì)上外籍院士王中林表示，他經(jīng)過(guò)數(shù)年研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)麥克斯韋方程組進(jìn)行了成功拓展。

新聞稿將這項(xiàng)成果，稱(chēng)作是“中國(guó)科研機(jī)構(gòu)對(duì)經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新作出的一次重要貢獻(xiàn)”。

論文成果還發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Materials Today上。

一些網(wǎng)友看到后，紛紛表示“不明覺(jué)厲”。

然而隨著事件不斷發(fā)展，這一消息逐漸被各大高校學(xué)術(shù)群所知，風(fēng)評(píng)開(kāi)始發(fā)生了變化。

物理學(xué)界陸續(xù)對(duì)這項(xiàng)研究提出了諸多質(zhì)疑，甚至連物理系學(xué)生也在知乎上指出其錯(cuò)誤。更有甚者直指這項(xiàng)研究為“民科”。

王中林院士也成了熱門(mén)人物。從發(fā)布會(huì)結(jié)束到回應(yīng)質(zhì)疑，話題兩度登上知乎熱搜榜。

這位外籍院士到底何許人也？

從西電到佐治亞理工

1961年王中林生于陜西省蒲城縣高陽(yáng)鎮(zhèn)，1978年考取西北電訊工程學(xué)院（即西安電子科技大學(xué)前身）學(xué)習(xí)物理。

大學(xué)畢業(yè)后，王中林1982年通過(guò)CUSPEA通道赴美留學(xué)。

CUSPEA是由著名物理學(xué)家李政道主導(dǎo)的中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類(lèi)研究生計(jì)劃，可以說(shuō)CUSPEA選拔的基本都是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的頂尖物理人才。

CUSPEA從1979年開(kāi)始到1989年結(jié)束，11年間僅錄取了915名學(xué)生，培養(yǎng)了大量物理學(xué)人才，例如MIT物理學(xué)家文小剛就是通過(guò)該方式進(jìn)入普林斯頓大學(xué)學(xué)習(xí)。

王中林赴美后的留學(xué)生涯也可謂相當(dāng)順利：

• 1987年7月獲得亞利桑那州立大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位；

• 畢業(yè)后，先后在紐約州立大學(xué)石溪分校、英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)定量局從事研究工作；

• 1995年，應(yīng)聘到佐治亞理工學(xué)院當(dāng)副教授。

在佐治亞理工，王中林轉(zhuǎn)到了納米材料的研究方向，主要研究納米發(fā)電機(jī)。

2009年，王中林當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院外籍院士，成為當(dāng)時(shí)最年輕的入選者。2010年起，他參與組建中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所。

至今，王中林總引用數(shù)量超過(guò)31萬(wàn)，H指數(shù)270，發(fā)表論文2000余篇。

根據(jù)中科院官網(wǎng)介紹，目前王中林在全球材料科學(xué)總引用數(shù)和h指數(shù)排名世界第一，世界橫跨所有領(lǐng)域前10萬(wàn)科學(xué)家終身科學(xué)影響力排第5名，2019年年度科學(xué)影響力排第1名。

另外，王中林還是納米能源學(xué)術(shù)刊物Nano Energy（影響因子17）的創(chuàng)刊主編和現(xiàn)任主編。

在納米科學(xué)領(lǐng)域，他被稱(chēng)作“納米發(fā)電機(jī)之父”。

這些年，王中林獲得過(guò)不少?lài)?guó)際大獎(jiǎng)，如愛(ài)因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)和埃尼獎(jiǎng)。

不過(guò)，從愛(ài)因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)的官網(wǎng)來(lái)看，該獎(jiǎng)項(xiàng)和愛(ài)因斯坦及其母校ETH都沒(méi)有任何關(guān)系。

它是一個(gè)由世界文化理事會(huì)頒發(fā)的獎(jiǎng)項(xiàng)，其總部設(shè)在墨西哥城。

埃尼獎(jiǎng)是意大利石油和天然氣公司Eni頒發(fā)的獎(jiǎng)項(xiàng)，號(hào)稱(chēng)能源領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)。現(xiàn)在網(wǎng)上還有王中林獲獎(jiǎng)的介紹視頻。

幾年前就開(kāi)始修正麥?zhǔn)戏匠?/h2>

轉(zhuǎn)向納米發(fā)電機(jī)研究后，王中林也開(kāi)始了自己“修正”麥克斯韋方程的道路，最初動(dòng)機(jī)就是以此來(lái)研究發(fā)展納米發(fā)電機(jī)的理論構(gòu)架。

雖然最近才在網(wǎng)上火熱，但從王中林的演講報(bào)告和論文來(lái)看，他修正麥?zhǔn)戏匠痰挠蓙?lái)已久。

早在2017年，王中林就開(kāi)始向Materials Today投稿，試圖對(duì)麥克斯韋方程組“動(dòng)刀”。

不過(guò)當(dāng)時(shí)這篇論文僅僅是調(diào)整電介質(zhì)內(nèi)極化矢量和電流的關(guān)系，并未直接修改麥克斯韋方程組。

到了2019年，王中林在某高校的演講PPT中，演講海報(bào)中將自己與法拉第、麥克斯韋并列。

△?圖片來(lái)自知乎

最新論文的那張樹(shù)形圖，之前在篇論文和演講中都用過(guò)。

2021年最新論文里的圖是這樣的：

2020年王中林在自己任主編的Nano Energy期刊發(fā)表的論文，圖片是這樣的：

雖然這里王中林還沒(méi)直接修改麥克斯韋方程組，但是從這里我們看到了他后來(lái)在方程里加入的P_S一項(xiàng)。

而經(jīng)過(guò)上周的發(fā)布會(huì)后，王中林多年來(lái)的研究成果終于被各大媒體報(bào)道。

△?圖片來(lái)自中科院北京納米能源所

成果被質(zhì)疑

然而，沒(méi)想到這一被稱(chēng)之為“重大原創(chuàng)成果”的擴(kuò)展麥?zhǔn)戏匠蹋芸炀驼衼?lái)了學(xué)術(shù)界的一致質(zhì)疑。

在高校物理學(xué)者質(zhì)疑之前，知乎上不少物理系學(xué)生紛紛提出了自己的看法。

他們主要質(zhì)疑的點(diǎn)在于：

1、在方程中多加的項(xiàng)是有必要的嗎？

2、添加新的項(xiàng)以后方程還正確嗎？

從麥?zhǔn)戏匠痰牡谝粋€(gè)方程來(lái)看，不少物理系朋友指出，右邊的P_S一項(xiàng)實(shí)際可以算在D里，這樣方程的形式就和原來(lái)方程沒(méi)區(qū)別了。

如果我們把右邊的P_S一項(xiàng)移到左邊，把括號(hào)里的看做一項(xiàng)即可。

實(shí)際上，P_S是極化電荷，本來(lái)在麥克斯韋理論中就要考慮在D之內(nèi)，沒(méi)必要單獨(dú)列一項(xiàng)。

為何要單獨(dú)列出這一項(xiàng)，王中林回應(yīng)《知識(shí)分子》時(shí)說(shuō)主要是和其研究方向有關(guān)：

我們當(dāng)初的想法式通過(guò)位移電流的研究來(lái)建立定量計(jì)算TENG（摩擦納米發(fā)電機(jī)）的輸出功率。

至于方程3，王中林在論文中明確指出只考慮低速情況，沒(méi)有使用相對(duì)論，使用了經(jīng)典力學(xué)的伽利略變換。

而麥克斯韋方程本身是符合相對(duì)論的。

經(jīng)過(guò)王中林這么一改，方程既不符合伽利略變換，也不符合相對(duì)論的洛倫茲變換，變得不倫不類(lèi)。

面對(duì)這些質(zhì)疑，王中林在回應(yīng)《知識(shí)分子》時(shí)表示：

可能處理后的方程組不具有協(xié)變性，但不影響我們所要研究的具體對(duì)象和在工程中的應(yīng)用，因?yàn)槲覀儾皇菄?yán)格討論場(chǎng)論理論的。

至于更詳細(xì)的理論，一位普林斯頓大學(xué)的博士給出了自己的回答。他的回答還得到了香港科技大學(xué)物理系教授戴希的認(rèn)同。

而王院士此項(xiàng)成果發(fā)表所在的期刊Materials Today，其實(shí)是一個(gè)材料期刊。

主編為樓俊，現(xiàn)為美國(guó)萊斯大學(xué)材料科學(xué)與納米工程系副主席。分別在清華大學(xué)和美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，在普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系和普林斯頓材料研究院獲得博士學(xué)位。

值得注意的是，Materials Today 2021年的影響因子，已經(jīng)高達(dá)31.041。

但是，一項(xiàng)物理學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題的研究，不去物理期刊、不經(jīng)過(guò)物理學(xué)界嚴(yán)格的同行評(píng)議再發(fā)表，而是直接選擇了材料期刊并通過(guò)媒體宣傳，依然讓大家感到不解。

雖然物理類(lèi)頂刊《物理評(píng)論快報(bào)》（PRL）2021年才只有9.161，但是跨學(xué)科的影響因子比較通常被認(rèn)為沒(méi)有意義。

另外，過(guò)去10年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的成果，均刊登在PRL上。

于是在王中林院士發(fā)表論文后，也有不少學(xué)者提出，在學(xué)科高度分化的今天，專(zhuān)業(yè)的事應(yīng)該交給專(zhuān)業(yè)的人，重大學(xué)科突破應(yīng)該交給相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)期刊。

你認(rèn)為呢？

參考鏈接：
[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S136970212100359X
[2]http://www.binn.cas.cn/xwzx/ttxw/202201/t20220114_6343183.html
[3]https://www.zhihu.com/question/512031340