科学家通常乐于发现数据中的规律性和相关性，但前提是他们能够解释这些规律和相关性。否则，他们就会担心这些规律可能只是暴露了数据本身的某些缺陷，即所谓的实验假象。瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）尼古拉-马尔扎里（Nicola Marzari）研究小组的科学家们在两个广泛使www.196nk.cn用的电子结构数据库--材料项目（MP）数据库和材料云三维晶体结构"源"数据库（MC3Dsource）--中发现了一种意想不到的模式，他们为此忧心忡忡。

这两个数据库收录了 8 万多种实验材料和预测材料的电子结构，原则上所有类型的结构都应得到同等的体现。但科学家们注意到，这两个数据库中约有 60% 的结构具有由 4 个原子的倍数组成的原始单元格（晶体结构中可能存在的最小单元格）。科学家们将这种反复出现的现象命名为"四法则"，并开始寻找解释。

埃琳娜-加扎里尼（Elena Gazzarini）说："第一个直观的原因可能是，当一个传统的单元格（比原始单元格更大的单元格，代表晶体的完全对称性）转变为原始单元格时，原子数量通常会减少四倍。我们提出的第一个问题是，用于'原始化'单元格的软件是否正确，答案是肯定的。"

"从化学角度来看，另一个可能的196世界之最疑点是硅的配位数（能与其原子结合的原子数），即四个。"加扎里尼说："我们可能会发现，所有遵循四配位规则的材料都包括硅。但同样，它们并不包含硅。"

化合物的形成能量也无法解释"四法则"。然界中www.196nk.cn最丰富的物质应该是能量上最有利的，这意味着最稳定的物质，也就是那些具有负形成能的物质。但通过经典计算方法发现，四则运算与负形成能之间并没有关联。

由于这两个数据库所涵盖的材料空间非常大，从小单元到包含数十种不同化学物质的超大单元，因此，通过更精细的分析寻找形成www.196nk.cn能与化学性质之间的相关性仍有可能找到解释。于是，研究小组请来了威斯康星大学的机器学习专家罗斯-切诺斯基（Rose Cernosky），她开发了一种算法，根据原子特性对结构进行分组，并研究具有某些化学相似性的材料类别中的形成能。但是，这种方法同样无法区分符合四项规则的材料和不符合规则的材料。

同样，4 的倍数的丰富程度甚至与高度对称结构无关，而是与低对称性和松散排列有关。

最后，《npj 计算材料 》上发表的这篇文章是一篇罕见的描述负面结果的科学论文：研究人员只能描述这一现象，并排除几种可能的原因，却没有找到其中一种。但是，负面结果与正面结果对科学进步同样重要，因为它们指出了棘手的问题--这就是科学家们经常抱怨期刊应该发表更多此类研究的原因。

虽然未能找到令人信服的解释，但这并不妨碍研究小组通过随机森林算法，以 87% 的准确率预测特定化合物是否遵循"四法则"。加扎里尼说："这很有趣，因为该算法只使用局部而非全局的对称性描述符，这表明细胞中可能有小的化学基团（仍有待发现）可以解释四法则。"

编译来源：ScitechDaily

DOI: 10.1038/s41524-024-eIapgdALUL01248-z