中科院外籍院士跨界发表重大成果引争议：真理越辩越明

日期：2024-08-10 |   作者: 产品中心

  物理学经典 “麦克斯韦方程式” 在100多年后获得了拓展？近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所召开的一场 “重要原创成果发布会” 引发争议。围绕着该所所长、中科院外籍院士王中林在去年发表的一篇论文，物理学界数位学者指出了三点疑问，《知识分子》梳理争议细节并整理发布。此外，《知识分子》也收到了王中林独家书面回应，公众号同日发表质疑与回应两篇文章，给科学一个争鸣的空间。真理越辩越明。

  这项研究于2021年10月发表 在国际学术期刊Materials Today。2022年1月13日下午，中国科学院北京纳米能源与系统研究所召开发布会，邀请多家政府单位和官方媒体出席，称王中林经过数年研究和实验验证，对麦克斯韦方程组进行了成功拓展。王中林是中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长与首席科学家。

  社交平台知乎上一则有关 “如何评价王中林院士拓展麦克斯韦方程组？对物理学理论有多大价值？”话题下涌现出众多质疑声音，其中获得最高赞的一个回答明确给出结论：扩展的结果有明显错误。

  针对该论文的争议，《知识分子》联系到的数位物理学领域专业技术人员大体给出两种评价：一些人指出，麦克斯韦方程组在运动介质中的应用情况，学界早有定论，该成果并非奠基式的 “重要成果”；也有人指出，论文中的推导有误，得出的结论并不可靠。

  此后，在物理学领域内科学家们对运动介质的电动力学在各类体系中的应用也一直有各种研究，例如1976年，美国物理学家M.Lex和D.F.Nelson发表论文 Maxwell equations in material form [5]，仔细讨论了在介质形变问题中的麦克斯韦方程组。理论上不管所处何种介质，只要建立起描述这些介质的本构关系（注：本构关系指的是电磁学中介质内产生的电极化和磁化等物理量跟电场和磁场强度之间的关系），代入麦克斯韦方程组，就能得出正确的结果，不需要去 “拓展” 方程组。

  此外，在物理学本科生都会接触到的1984年出版的教科书《连续介质电动力学》中，有一小节专门讨论这样的一个问题。“这些方程式在动体中的应用性是显而易见的”（The applicability of equations to moving bodies is evident），这本由前苏联物理学家列夫·朗道编写的教科书写道。

  王中林老师的这篇文章想解决的问题，运动介质的电动力学，就是爱因斯坦117年前想要解决的问题，关于这一个问题的思考和研究导致了物理学史上最伟大的发现之一，狭义相对论的诞生。王中林老师不愧是“世界级科学家”，起点很高，但这样的一个问题已经被爱因斯坦彻底解决了，从理论上不需要再去解决，但把它应用到各类特殊材料体系的时候，的确还需要解决工程计算上的一些问题。

  关于运动介质的电动力学也早就写入了教科书，比如在Landau和Lifshitz的《连续介质电动力学》里就有专门一个章节讨论这样的一个问题。之后，在上世纪七八十年代，随着光学、纳米、微波等各个技术领域的快速发展，对运动介质电动力学在各类体系中的应用提出了很多新问题，也促进了这个研究方向的发展。关于这一点，北京工业大学王雯宇老师2018年在《物理与工程》上写了一篇非常好的介绍文章，“运动介质洛伦兹协变电磁理论”，大家在微信上很容易查到。

  在纳米科学领域成果斐然的王老师对这样的一个问题产生了兴趣，本来是件好事，但不幸的是他做错了。他的问题出在想对介质中的电动力学做非相对论近似，这就需要非常小心，因为在这样的一个问题中，有介质中物质的运动和电磁场的运动，物质（如组成介质的电子、离子）的运动规律在低速下有非相对论极限，而电磁场的运动规律永远是相对论的，一定要满足洛伦兹变换而不是伽利略变换。这一点昨天我也是读了王雯宇老师的文章才彻底想明白的。而王中林老师的 “拓展的麦克斯韦方程组” 则恰恰是通过对真正的麦克斯韦方程做了伽利略变换得来的，破坏了最基本的相对论原理，不可能是对的。

  科学的道路是艰辛的，只要是人不是神都会犯错，这本来没什么，真正让我揪心的是，诺大一个中科院纳米能源所，为什么没有人能提醒他？如此大张旗鼓地推上公共媒体之前，科学院内部为啥不征求一下院内相关单位，比如理论物理研究所或者物理研究所专家们的意见？没有有效的纠错机制，如何保证国家每年巨量投入的科研基金被善用？这样一些问题值得科学院的管理层深思。

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