中科院院士“颠覆”麦克斯韦方程?有人质疑“民科”
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中科院院士“颠覆”麦克斯韦方程?有人质疑“民科”

已提出150余年的麦克斯韦方程组被“颠覆”了?

这个物理学理论话题,最近成功出圈。

事情是这样的:

近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所召开新闻发布会。会上外籍院士王中林表示,他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。

新闻稿将这项成果,称作是“中国科研机构对经典物理学基础理论创新作出的一次重要贡献”。

论文成果还发表在国际学术期刊Materials Today上。

一些网友看到后,纷纷表示“不明觉厉”。

然而随着事件不断发展,这一消息逐渐被各大高校学术群所知,风评开始发生了变化。

物理学界陆续对这项研究提出了诸多质疑,甚至连物理系学生也在知乎上指出其错误。更有甚者直指这项研究为“民科”。

王中林院士也成了热门人物。从发布会结束到回应质疑,话题两度登上知乎热搜榜。

这位外籍院士到底何许人也?

从西电到佐治亚理工

1961年王中林生于陕西省蒲城县高阳镇,1978年考取西北电讯工程学院(即西安电子科技大学前身)学习物理。

大学毕业后,王中林1982年通过CUSPEA通道赴美留学。

CUSPEA是由著名物理学家李政道主导的中美联合培养物理类研究生计划,可以说CUSPEA选拔的基本都是当时国内的顶尖物理人才。

CUSPEA从1979年开始到1989年结束,11年间仅录取了915名学生,培养了大量物理学人才,例如MIT物理学家文小刚就是通过该方式进入普林斯顿大学学习。

王中林赴美后的留学生涯也可谓相当顺利:

1987年7月获得亚利桑那州立大学物理学博士学位;

毕业后,先后在纽约州立大学石溪分校、英国剑桥大学卡文迪许实验室、美国橡树岭国家实验室和美国国家标准和技术定量局从事研究工作;

1995年,应聘到佐治亚理工学院当副教授。

在佐治亚理工,王中林转到了纳米材料的研究方向,主要研究纳米发电机。

2009年,王中林当选中国科学院外籍院士,成为当时最年轻的入选者。2010年起,他参与组建中国科学院北京纳米能源与系统研究所。

至今,王中林总引用数量超过31万,H指数270,发表论文2000余篇

根据中科院官网介绍,目前王中林在全球材料科学总引用数和h指数排名世界第一,世界横跨所有领域前10万科学家终身科学影响力排第5名,2019年年度科学影响力排第1名。

另外,王中林还是纳米能源学术刊物Nano Energy(影响因子17)的创刊主编和现任主编。

在纳米科学领域,他被称作“纳米发电机之父”。

这些年,王中林获得过不少国际大奖,如爱因斯坦世界科学奖和埃尼奖。

不过,从爱因斯坦世界科学奖的官网来看,该奖项和爱因斯坦及其母校ETH都没有任何关系。

它是一个由世界文化理事会颁发的奖项,其总部设在墨西哥城。

埃尼奖是意大利石油和天然气公司Eni颁发的奖项,号称能源领域的诺贝尔奖。现在网上还有王中林获奖的介绍视频。

 

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几年前就开始修正麦氏方程

转向纳米发电机研究后,王中林也开始了自己“修正”麦克斯韦方程的道路,最初动机就是以此来研究发展纳米发电机的理论构架。

虽然最近才在网上火热,但从王中林的演讲报告和论文来看,他修正麦氏方程的由来已久。

早在2017年,王中林就开始向Materials Today投稿,试图对麦克斯韦方程组“动刀”。

不过当时这篇论文仅仅是调整电介质内极化矢量和电流的关系,并未直接修改麦克斯韦方程组。

到了2019年,王中林在某高校的演讲PPT中,演讲海报中将自己与法拉第、麦克斯韦并列。

图片来自知乎

最新论文的那张树形图,之前在篇论文和演讲中都用过。

2021年最新论文里的图是这样的:

2020年王中林在自己任主编的Nano Energy期刊发表的论文,图片是这样的:

虽然这里王中林还没直接修改麦克斯韦方程组,但是从这里我们看到了他后来在方程里加入的PS一项。

而经过上周的发布会后,王中林多年来的研究成果终于被各大媒体报道。

图片来自中科院北京纳米能源所

成果被质疑

然而,没想到这一被称之为“重大原创成果”的扩展麦氏方程,很快就招来了学术界的一致质疑。

在高校物理学者质疑之前,知乎上不少物理系学生纷纷提出了自己的看法。

他们主要质疑的点在于:

1、在方程中多加的项是有必要的吗?

2、添加新的项以后方程还正确吗?

从麦氏方程的第一个方程来看,不少物理系朋友指出,右边的PS一项实际可以算在D里,这样方程的形式就和原来方程没区别了。

如果我们把右边的PS一项移到左边,把括号里的看做一项即可。

实际上,PS是极化电荷,本来在麦克斯韦理论中就要考虑在D之内,没必要单独列一项。

为何要单独列出这一项,王中林回应《知识分子》时说主要是和其研究方向有关:

我们当初的想法式通过位移电流的研究来建立定量计算TENG(摩擦纳米发电机)的输出功率。

至于方程3,王中林在论文中明确指出只考虑低速情况,没有使用相对论,使用了经典力学的伽利略变换。

而麦克斯韦方程本身是符合相对论的。

经过王中林这么一改,方程既不符合伽利略变换,也不符合相对论的洛伦兹变换,变得不伦不类。

面对这些质疑,王中林在回应《知识分子》时表示:

可能处理后的方程组不具有协变性,但不影响我们所要研究的具体对象和在工程中的应用,因为我们不是严格讨论场论理论的。

至于更详细的理论,一位普林斯顿大学的博士给出了自己的回答。他的回答还得到了香港科技大学物理系教授戴希的认同。

而王院士此项成果发表所在的期刊Materials Today,其实是一个材料期刊

主编为楼俊,现为美国莱斯大学材料科学与纳米工程系副主席。分别在清华大学和美国俄亥俄州立大学获得学士和硕士学位,在普林斯顿大学机械与航空航天工程系和普林斯顿材料研究院获得博士学位。

值得注意的是,Materials Today 2021年的影响因子,已经高达31.041

但是,一项物理学基础问题的研究,不去物理期刊、不经过物理学界严格的同行评议再发表,而是直接选择了材料期刊并通过媒体宣传,依然让大家感到不解。

虽然物理类顶刊《物理评论快报》(PRL)2021年才只有9.161,但是跨学科的影响因子比较通常被认为没有意义。

另外,过去10年诺贝尔物理学奖的成果,均刊登在PRL上。

于是在王中林院士发表论文后,也有不少学者提出,在学科高度分化的今天,专业的事应该交给专业的人,重大学科突破应该交给相关领域的学术期刊。