四、暴风将至
在这转回材料领域没多久,舍恩也终于如愿获得了他在贝尔实验室的终身职位。在回德国准备美国的长期签证时,他又回到到了康斯坦茨。在他疯狂发表论文的这段时间里,他和康斯坦茨大学还保持着紧密的联系,他最核心的突破所用氧化铝溅镀都是在康斯坦茨完成,而且那个从来没有人见过的,可以发出激光的有机材料原型机也一直呆在康斯坦茨。2001 年,回到康斯坦茨的五个月中,舍恩也一直在向贝尔实验室寄出准备发表的手稿,有些关于有机材料超导,有些关于纳米技术,而这些文章都将发表在顶级期刊上。
在三月份的时候,舍恩关于聚噻吩的超导效应的相关论文在 Nature 发表。由于聚噻吩有着极大的产业化前景,这项重大突破开始被媒体称为「梦幻塑料」(Plastic Fantastic)。舍恩似乎很喜欢这个名字,他开始在汇报时使用这个作为他的标题。他造假的数据也越来越大胆,使用不同材料实现超导的温度也越来越高,越来越接近于可以实际应用的温度。他也越来越迫不及待在 Nature 和 Science 发表论文,这和他最开始时因为害怕而表现出的不情愿形成了鲜明的对比。
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Klung Wilhelmy Science Award
在他被发现之前,荣誉先一步找上了他。由于千禧之交这两年出色的文章发表经历,舍恩在 2001 年获得了德国科学界的著名奖项,Klung Wilhelmy Science Award。同样获得过该奖的诺贝尔奖得主,舍恩在贝尔实验室的同事 Störmer 在此之后写了一篇长文介绍舍恩的研究工作,题为:「Tipped for a Nobel Prize「,暗示舍恩很有可能获得诺贝尔奖。
与此同时,舍恩搭建起来的梦幻塑料帝国正面临的巨大的风险,他的帝国正如维系着有机分子间的范德华力一样微弱,一触即破。2001 年,舍恩的两项重量级研究轻而易举的将舍恩自己搭建起来的帝国击垮。那么是什么样的研究能有这样的魔力呢?这两项研究又是怎么成为压倒骆驼的最后一根稻草呢?
五、梦幻破灭
2001 年,舍恩脱离 Batlogg 后向 Nature 投送了他关于自组装单层有机场效应晶体管的论文。
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论文的合作者为华人顶级化学家,现斯坦福大学教授鲍哲南教授(鲍哲南后被证明与造假无关,在斯坦福继续着她在人造皮肤的研究)。
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舍恩与鲍哲南
由于舍恩是文章参与者中唯一的物理学家,加上他对基础物理理论知识的一知半解,在审稿过程中他们遇到了审稿人的质疑。但在通过两轮修改后,舍恩还是蒙混过关,成功在 Nature 发表了这项研究。舍恩对顶刊编辑的心理了如指掌,他迅速把自己的文章被 Nature 接收的消息告诉了 Science 的主编,让 Science 因为竞争的心态迅速接收了他在这个方向的第二篇论文,在这之后他也能用 Science 的第二篇论文去回击第一篇对 Nature 论文的质疑。但这次,舍恩玩过火了。
单分子场效应晶体管的出现,对芯片工业意义重大,它意味着这种极薄的结构可以将晶体管的体积缩小数百倍,是有望引领一次新的工业革命的发现。当年贝尔实验室就是因为在 1947 年发明了晶体管而获得了诺贝尔奖。舍恩所发明的单分子有机晶体管也是名副其实的诺奖级别的发现。在 2001 年,舍恩就因为该发现入选了 Science 杂志评选出的 2001 年年度科学突破。
但在舍恩的生涯登上高峰时,雪崩也开始了。
由于贝尔实验室的母公司朗讯的股价在 2001 年受到重挫,朗讯开始缩减贝尔实验室的投入,这意味着有一部分人会失去工作。而在当时一直饱受质疑的舍恩,开始成为贝尔实验室内部斗争的中心。
其实对舍恩的质疑在几年前就已经存在了。从舍恩刚开始在 Nature 和 Science 发表重大突破时,来自世界各地的学者就开始跟进他的研究。加州大学伯克利分校和明尼苏达大学的两位材料学家因为与 Batlogg 和舍恩有一些联系,就得到了 Kloc 制造的样品和更多的实验细节。可当他们中的其中一位把从 Kloc 处得到的晶体降温到零下 100 度时,这些有机材料开始破碎,脆弱的范德华力根本无法维持它们的结构,
但那时并没有人怀疑舍恩师徒,尤其是为其背书的 Batlogg。他选择相信 Batlogg 所说的「样品准备的不如舍恩文章中那么好」这一敷衍的解释。而另一位材料学家在多次询问舍恩实验细节之后,也遇到了一样的问题。根据舍恩的方法制备出来的晶体是那么的粗糙,以至于根本没办法进行场效应的测量。经历过无数次的失败后,Frisbie 放弃了这个课题转向其他的研究。
尽管没有人能够重复出来舍恩的研究,但由于 Science 和 Nature 巨大的影响力和贝尔实验室的声望,还有前沿材料科学的确存在一定的技术难度,一开始的美国科学界并不认为舍恩的文章有任何问题,甚至在舍恩工作的基础上延伸出了不少「重大突破」。
如果舍恩的实验不可重复只是局限在美国的话,也许事情不会暴露的这么快。但来自世界各地闻到热点的气味后敏锐、快速跟进的科学家们也遇到了一样的问题。从荷兰的代夫特理工大学到日本的仙台,越来越多的学者发现他们无法重复出舍恩的实验。不用说测量,很多人连稳定的晶体都无法得到。
反对的声音越来越大,真正的大佬也开始加入了批判的阵营。而其中最早公开质疑舍恩结果的大牌,是与 Störmer 一起分享 1998 年诺贝尔奖的著名物理学家,斯坦福大学教授 Robert Betts Laughlin。
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Robert Betts Laughlin
Laughlin 在参加学术会议的过程中听到越来越多的关于其他人重复不出舍恩结果的抱怨。起初他只是私下跟斯坦福的年轻教授说不要趟舍恩这个领域的浑水,舍恩的实验是不可靠的。后来他开始在学术会议上打断舍恩导师 Batlogg,并告诉 Batlogg:「你应该为你展示这种数据感到羞辱。」 Laughlin 也认为舍恩最拿手的用来制备场效应管的氧化铝溅镀根本不可能实现。
2001 年,Laughlin 听了日本一位理论物理学家对舍恩实验中不合理的数据表示的质疑,他发现全世界都已经开始怀疑舍恩实验的真实性了。获得 Laughlin 的支持后,这位理论物理学家写了一篇正式的文章,公开质疑贝尔实验室报告的真实性。紧接着对于舍恩发现的霍尔效应,富勒烯等多个研究的质疑纷至沓来。越来越多的学者发现,通过计算得出舍恩的结果都太完美了,完美到就像是公式里算出来的。而真正的实验不可能这么完美,因为没有人能够得到如此纯净的晶体。
尽管 Batlogg 一再强调 Kloc 为舍恩制备的样品纯度非常的高,但他从来不提制备过程中的细节,以至于没有人能得到一样纯度的晶体,这在科学界是非常令人怀疑的。当然这也只是导致舍恩被发现的前奏。
六、雪崩的声音
在舍恩成为贝尔实验室内部斗争的中心的同时,他已经加入的纳米技术部门在单分子晶体管的文章发表后大力宣传,以彰显自己部门在贝尔实验室的重要性。而其他部门则开始怀疑起舍恩的实验结果,认为舍恩测量到的效应不过是实验误差,因为舍恩并没有给出这种晶体管相关的任何理论上的解释。
在一次贝尔实验室内部的讲座中,舍恩的汇报不停被在座的其他技术人员质疑,以至于被多次打断,有学者发现舍恩在汇报中所声称的数据和最后被发表的有不少出入。而舍恩的表现,则越来越反常。他开始逃避别人对他的质疑和冲撞,这在讲究重复性的科学界显得难以理喻。可贝尔实验室也不敢给舍恩太大的压力,因为他们怕失去舍恩这一位材料学界的天才,一位未来的诺贝奖得主。
伴随着 Don Monroe 的出现,舍恩的故事里开始不断出现麻烦。Monroe 是贝尔实验室的雇员。在听完舍恩的汇报过程后,他对舍恩的数据进行了统计学分析,发现舍恩单分子晶体管的性能太好了。那些出现在论文里面的数据对于 Monroe 来说简直是:「Too good to be true」,好到不像是真的。他开始向舍恩的上级说明他计算得出来的结果,认为舍恩有超过 90% 的机率移除了一些数据点,有超过一半的概率是有意为之。对于上级来说,尽管 Monroe 措辞非常有礼貌,但这依然一次非常严肃的指控。
舍恩的上级 Capasso 和纳米技术部门的主管 John Rogers 立刻严肃对待起这件事,与此同时 Nature 的编辑部也收到来自以 IBM 为首的各个顶级研究机构关于对舍恩研究结果的质疑。这时,舍恩也发现了自己的数据太过完美,完美的完全不像是真实的。为了应对 Monroe 的质疑,他很快的捏造了一份充满噪音的数据发给 Monroe,声称自己不小心遗漏了几个数据点,导致最后的结果太过漂亮。
Monroe 接受了这个回复,上级也决定放过舍恩,停止对舍恩的内部调查。可与此同时,上级也发现了舍恩的很多原始数据已经丢失,但顾及贝尔实验室的声誉,也没有过多追究此事,舍恩也迅速回复了 Nature 对他的质疑,一切似乎又重归平静。
2002 年,贝尔实验室一次内部的讲座邀请了之前提到过对舍恩一直表示怀疑的 Bob Laughlin。这一次,Laughlin 再次在舍恩汇报时询问是否有人曾重复出舍恩的任何实验。而且越来越多人亲自来到贝尔实验室展示他们的数据证明舍恩的数据可能存在问题。这时候,贝尔实验室开始怕了。怕舍恩所做的一切都是假的,这对贝尔实验室来说将会是致命的打击,尽管那时也许太迟了。舍恩的上级也无法再保护舍恩,来自贝尔实验室内部和全世界科学界的压力终于落在舍恩身上。
迫于压力,2002 年 3 月,舍恩不得不在他前导师 Bertram Batlogg 实验室众人的监督下亲自展示他氧化铝辑溅镀的高超技术。根据 Batlogg 实验室的研究生回忆,「那是一次彻底的失败。」而 Batlogg 实验室的研究生在 Batlogg 位于苏黎世的实验室中,没有任何一个人重复出了他们的大师兄舍恩的结果。Batlogg 开始对舍恩失去信心了,他不得不告诉科学界,他无法重复出自己实验室的结果。根据 Batlogg 的同事回忆,Batlogg 那时看起来非常糟糕,眉头紧皱且焦躁不安。
Batlogg 后来与为舍恩提供晶体的 Kloc 在美国碰头后,问及 Kloc 有没有发现过什么问题。Kloc 说回想起舍恩观测到量子霍尔效应那个圣诞节,他不认为舍恩真的亲手观测到了那些结果。这时的舍恩,彻底的失去了他造假最大的依仗—愿意为他巨大谎言背书的「靠山」们
舍恩的同事们,合作者们开始重视起舍恩在工作中的那些不寻常的事情。比如舍恩经常在晚上实验室没人的时候自己工作;尽管看到他实验台上散落着各种实验用具和样品,很少有人看到他在操作实验,反而大多数事件都在电脑上;舍恩从博士期间就只展示处理好的数据,很少有人看到他的原始数据。
最重要的是,舍恩从来不跟别人分享样品,甚至有一次声称珍贵的样品因为实验操作失误被烧毁了,他还拿出那块烧毁过的样品给合作者看。而那个发射出过激光的有机材料晶体,则永远呆在了康斯坦茨,从未有人见过它的真容。在舍恩的论文中,对于样品的制备和实验步骤的描述总是非常模糊。这些疑点,似乎只指向一个结论:舍恩根本没有得到过这些样品,他的所有数据都是编造的!
而最后将一切画上句号的,是贝尔实验室自己。
七、终局
Kloc 将他为舍恩制备的样品寄往了全世界数十个不同的实验室,结果是没有人重复出来了舍恩的实验。舍恩依旧那么高产,但是贝尔实验室的同事对他的工作也不再置评,上级也不让他继续投稿。但直到这时,依然没有足够有力的证据将舍恩「定罪」。
在 2002 年 4 月,舍恩的游戏终于结束了。贝尔实验室的两名研究人员恰好试图引用舍恩的单分子晶体管为他们的专利背书。当他们打印出来舍恩发表在 Nature 和 Science 两篇内容相似但使用的材料完全不同的论文放在桌子上时。本来昏昏欲睡的 Loo 不经意间瞥见两篇论文里面有两张非常相似,仔细查看之后,她发现两张图连噪音都完全一致,是明显的一图多用,描述的却是完全不相干的实验。
他们一开始还不知道到这意味着什么,但是他还马上将这件事告诉了自己的上级 Bob Willett,后者在实验室听到之后马上抓起电话打给了舍恩的上级 Rogers。Willett 知道,两个研究的图片不可能完全一样,如果舍恩重复使用数据,那么他的所有文章都可能有问题。有同事将此事告诉了舍恩,舍恩解释他并不知情,可能是因为研究的图表都很相似,所以上传了错的图表。一般学者遇到这种情况都是如临大敌,但舍恩不紧不慢,等到迫不得已的时候才准备了新的图表在 Science 上发表了勘误。而 Rogers 也发现,在他手上的几篇舍恩还未发表的论文似乎也有一样的问题。
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舍恩的三篇 NS 文章出现了一模一样的曲线
图片来源:Science
当几位在舍恩的研究上花过不少力气却一无所得的学者得知了这个消息后,他们的思路也被打开了。康奈尔的 Paul McEuen 似乎找到了突破口,他发了疯似的打印出舍恩的所有论文,一张张的图片,一条条曲线去对比。一张、两张、三张…..重复用图的情况多到令人乍舌。除了他之外,世界各地众多学者开始加入了「大家来找茬」的大军之中。而 McEuen 则是第一个将其捅到贝尔实验室,Nature 和 Science 编辑部的人。
过了几天,相关新闻就登上了各种媒体。新闻报道接踵而至。
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图片来源:Blogspot
Game Over。
尽管贝尔实验室让 Batlogg 直接去问舍恩有没有造假被他矢口否认,但贝尔实验室还是组建了包括诺奖得主在内的调查委员会,4 位来自其他研究院和 2 位来自贝尔实验室的专家从舍恩手上拿到了没人见过的传说中的样品。但整个暑假,在舍恩参与的情况下,委员会没能重复出舍恩的任何数据。
他所搭建起来的梦幻有机材料世界,在一夜之间倾覆。所有的一切,都被证明是用虚构的数据堆砌起来的梦境。
在调查结果公布的当天,舍恩被贝尔实验室开除。
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舍恩在 Science 被撤稿的论文(部分)
年仅 31 岁的舍恩用了两年半在 Nature 和 Science 以第一作者和通讯作者的身份发表了 14 篇论文,但在事情败露短短几个月,Science 撤回了他所发表的 9 篇论文(包括一篇之前发表的),Nature 撤回了他的 7 篇论文,其他小论文也一概被撤稿。一年后,舍恩的博士学位被康斯坦茨大学收回。
Nature 和 Science 还狠狠的鞭了一下舍恩的尸,用大篇幅报道舍恩的丑闻,却只字不提他们在舍恩事件中犯下的错误。Nature 的 Science 等顶级出版社在舍恩及后续一系列臭名昭著的造假事件中起到了推波助澜的作用,关于出版社的恶,在以后的章节会有详细的说明。
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舍恩在 Nature 被撤稿的论文
舍恩此后销声匿迹,在一家小公司工作。他的合作者和导师们受到的影响不大,舍恩博士期间的导师 Ernst Bucher,贝尔实验室的导师 Bertram Batlogg,为舍恩提供样品的 Christian Kloc,在激光事件中推波助澜上级 Federico Capasso, 以及单分子场效应晶体管的合作者鲍哲南教授也慢慢从这个事件中走出来,在新的岗位继续工作,也都取得了辉煌的成就。
受影响的还有贝尔实验室。那时的贝尔实验室一直对舍恩寄予厚望,希望舍恩通过发表论文,申请专利将实验室从困境中解救出来。可丑闻的发生对互联网泡沫的破灭造成的困境雪上加霜。几经易手之后,这个诞生过晶体管和获得过九次诺贝尔奖的实验室举步维艰,在 2016 年被诺基亚收购,规模大幅度缩小,也搬离了新泽西的原来的实验楼。
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破败不堪的贝尔实验室旧址
还有更多跟进舍恩实验而浪费大好青春的青年研究人员。舍恩留给他们的是简历上大片的空白,因为他们没办法跟别人说自己花了几年时间从事的研究是别人编造好的谎言。
其他合作者有失察之责,可主要的责任依然在舍恩,这也和舍恩的研究的性质有关。但在整个事件,有很多的时间点可以阻止这一切的发生。
如果博士期间,Ernst Bucher 能培养舍恩正确的科研道德观;
如果进入贝尔实验室时,Christian Kloc 对舍恩完美的结果多一些质疑;
如果 Bertram Batlogg 能查看几次舍恩的原始数据;
如果贝尔实验室不那么追求 Nature 和 Science;
如果其他学者发现问题时不顾 Batlogg 和贝尔实验室的名望继续追究;
如果…;
世界上根本没有那么多如果。
互联网泡沫的破灭挤压着贝尔实验室的生存空间,为了求生,贝尔实验室裹挟着一名心怀不轨的员工酿成了这个巨大的丑闻。
知乎上有个调侃,传说中:
低劣的科学家用假数据得到假的结论误导他人;
中等的科学家用真数据得到真的结论推动科学的进步;
顶尖的科学家用假数据得出真结论引领世界的未来。
舍恩可能是最后一种,只不过他编造的数据太超前了。在舍恩事件曝光多年之后,其他科学家终于重复出来一些舍恩的实验,由于舍恩编造的数据都是建立在其他人坚实的理论基础上,有人做出来也是迟早的事。但舍恩似乎跑的有点太超前了,已经超过当时技术所能达到的极限。这让人不禁设想,如果舍恩事件没有暴露,在五年、十年后,科学家利用新的技术重复出他的结果,那也许他真的会获得诺贝尔奖。
舍恩事件在物理史以及与科学史上最大的造假事件之一,其涉及的论文规格之高,科学价值之重举世罕见,其心思之缜密也是前所未有的。后面我们也会讲到更多现代科学史上的惊天骗局,而在很多骗局里面,我们都可以看到舍恩事件的影子。
参考资料:
1. Reich, Eugenie Samuel (2009). Plastic Fantastic.the Scientific World
2. https://cen.acs.org/articles/89/i51/Molecular-Electronics-Schns-Fraud.html
3. https://media-bell-labs-com.s3.amazonaws.com/pages/20170403_1709/misconduct-revew-report-lucent.pdf
4. https://www.nature.com/news/2002/020923/full/news020923-9.html