超导迷雾

　　文| 马 迪

　　2023年7月23日，韩国科学技术研究院量子能源研究中心团队在预印版论文平台上发布论文，称已成功合成了世界上第一个室温常压超导体—改性铅磷灰石晶体结构，立刻在全世界范围内掀起了复现实验的热潮，也让“室温超导”这个名词再次席卷了全球媒体。

　　无心插柳的发现

　　1908年，荷兰物理学家昂内斯成功液化了氦气，并获得了接近绝对零度的低温4.2K（约-269摄氏度）。1911-1913年间，昂内斯等人用液氮冷却金属时发现，在温度降至4.2K左右时，汞、锡和铅的电阻会完全消失，具有完全的导电性，昂内斯将这种现象称为“超导电性”。

　　但在最初，这个词只是一种简洁的描述方式而已，就连昂内斯本人也不知道超导现象背后的原理是什么。当时的人更倾向于把超导看作是正常导电机制的一种极端情况，而没有认识到二者有本质的不同。

　　事实是，人类迄今还没有完全理解超导体的原理，爱因斯坦、海森堡、波尔、泡利等物理学巨匠都曾尝试解释，却都无功而返。直到1957年，物理学家巴丁、库珀等人提出的BCS理论才第一次获得了同行的认可。但随着高温超导体发现，这个理论也受到了挑战。

　　这意味着，超导研究是一个充满偶然的过程—许多人调侃寻找超导体就像“炼丹”，反倒是在其他研究中更有机会获得意外“惊喜”，比如铜基超导和铁基超导材料都是如此。

　　众说纷纭的现在

　　发现超导现象至今百余年，新的超导材料不断被发现，但实现的条件一直都极端苛刻：低温或高压—要么是零下140多度的低温，要么是高于大气压力10万倍的极端高压，这让超导材料难以制造，也很难实际应用到日常生活中。

　　近几年来，每当有人声称发现了室温超导体，都会催化出更多的关注和争议。2016年，德国莱比锡大学的一个团队声称在巴西的一个石墨矿里找到了室温超导体；2018年，印度科学理工学院的科研人员声称在金纳米阵列里的纳米银粉存在室温超导电性；还有2020年，美国罗切斯特大学的迪亚兹提出在金刚石压腔中可以合成碳质硫氢化物超导体……最后都被证明是无法被复现的“乌龙事件”。

　　此次韩国科学技术研究院的LK-99实验也面临着类似的挑战。按照公开资料，LK-99的合成方法直接、简单、便宜，因此引来了前所未有的参与和关注—从专业的研究院所，到民间科学爱好者，全世界都在尝试复现这个所谓的“超导奇迹”，遗憾的是至今无人成功。

　　室温超导为什么能够引起如此大的关注呢？简单说，这种材料如果存在，毫无疑问将会开启“第三次工业革命”，彻底改变人类的生活方式和能源结构，甚至全球政治经济平衡。

　　前景广阔的未来

　　如果人类的文明可以用材料来划分不同的阶段，比如石器、青铜、铁器到现在的硅基（芯片）时代，而取代硅基的下一代材料很有可能就是室温超导体。

　　首先，“零电阻”特性将大幅降低能耗，让人类掀起新的能源革命。比如远距离电力传输不再需要变电设备，所有的电网架设都将变得极为简单，近距离无线电传输效率可以达到100%，电池储能的密度也将大大提升；芯片不用再顾及散热的问题，量子计算机也不用在低温环境中工作，算力的瓶颈将被突破，人工智能和数字技术将迎来爆发式发展。

　　其次，超导体还具有“完全抗磁性”，这是指将超导体置于磁场中时，磁力无法穿过超导体，磁场会将它推开，也就是悬浮在空中。有了超导体，磁悬浮列车、电磁弹射将成为日常，直接改变人们的交通方式，核磁技术、半导体、可控核聚变的研究也将突飞猛进。

　　顺便一提，电影《阿凡达》的设定中，潘多拉星球上之所以有那么多悬浮的岛屿，就是因为有大量超导矿石，哪怕发动“星球大战”，地球人也要得到这种矿物，可见对超导体的需求有多强烈。

　　无论是人工合成还是外星开采，室温超导体就像是一把能打开一个巨大宝藏的钥匙，虽然人们对它在哪里、如何获得它还没有太多头绪。可以确定的是，人们时刻对它保持期待，每一次新的可能性出现时，无论希望多么渺茫也要全力一试，这就是室温超导的魅力。