7月22日，韓國(guó)量子能源研究中心公司相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)兩篇論文和視頻聲稱，在常壓環(huán)境下，生成了世界上第一個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體，臨界壓力為127℃。有一段時(shí)間，它引起了全球科學(xué)界的沸騰，掀起了“復(fù)興潮”。

在接下來(lái)的20天里，學(xué)術(shù)界和科普界的人們一直在討論和分析這一點(diǎn)，“超導(dǎo)”的物理概念自誕生以來(lái)就迎來(lái)了最亮眼的時(shí)刻。

最近，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心和國(guó)科大等單位發(fā)表了一篇論文：LK-99材料與韓國(guó)團(tuán)隊(duì)論文的主要成分一致，不具有超導(dǎo)性。美國(guó)馬里蘭大學(xué)凝聚物理論中心（CMTC）還轉(zhuǎn)發(fā)了最新的研究，稱為L(zhǎng)K-99不是超導(dǎo)體，即使在極低的溫度下也不是，它只是一種電阻很高的劣質(zhì)材料。

室溫超導(dǎo)的受歡迎程度并沒(méi)有減少，在國(guó)內(nèi)網(wǎng)站乃至世界范圍內(nèi)持續(xù)流行，吸引了全世界網(wǎng)友的熱議。那么，日常生活中觸手可及的超導(dǎo)材料是什么呢？哪些具體應(yīng)用可以讓人受益？這次引起熱議的室溫超導(dǎo)會(huì)對(duì)行業(yè)產(chǎn)生什么影響？

《IT時(shí)報(bào)》記者與國(guó)家青年人才、上海大學(xué)理學(xué)院物理系教授尹鑫茂進(jìn)行了對(duì)話，一起走進(jìn)了超導(dǎo)的世界，探索了超導(dǎo)的奧秘。

01 室溫常壓超導(dǎo)仍然是一個(gè)大問(wèn)題

超導(dǎo)理論基礎(chǔ)扎實(shí)可靠，但常溫超導(dǎo)的春天可能還會(huì)到來(lái)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)還沒(méi)有真正復(fù)制常溫超導(dǎo)，所以一切都需要等待時(shí)間去測(cè)試。

IT時(shí)報(bào)：對(duì)網(wǎng)絡(luò)上熱議的“超導(dǎo)事件”，你和物理學(xué)家是怎么看待這篇論文和數(shù)據(jù)的？

尹鑫茂：我看過(guò)這篇論文，我們系的上海市高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也在嘗試復(fù)制，但是超導(dǎo)性能暫時(shí)還沒(méi)有達(dá)到。我主要從事量子材料(包括超導(dǎo)材料)的光譜測(cè)量，所以我真的希望有新的超導(dǎo)材料出現(xiàn)并提供給我們進(jìn)行光譜測(cè)量。對(duì)這篇論文，我的感覺(jué)是，它的結(jié)論要早一點(diǎn)，大一點(diǎn)，其中提供的數(shù)據(jù)也比較粗糙。這篇論文的缺陷可以從以下兩點(diǎn)看出。

眾所周知，超導(dǎo)必須符合兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。首先，它具有零電阻的特性，電阻應(yīng)為0。；第二，它具有完全抗磁的特性，即邁斯納效應(yīng)，這是一種體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0的情況。兩者都有超導(dǎo)材料。

但是從這篇論文來(lái)看，數(shù)據(jù)還不夠。該團(tuán)隊(duì)的零電阻檢測(cè)相對(duì)粗糙，論文中的數(shù)據(jù)與普通超導(dǎo)體不同。此外，LK-99沒(méi)有表現(xiàn)出完全的抗磁性，因此很難表明LK-99具有超導(dǎo)性。

就像東南大學(xué)最近進(jìn)行的LK-99再現(xiàn)試驗(yàn)一樣，他們?cè)?10K(-163.15℃)的前提下觀察到了零電阻現(xiàn)象，但是這和室溫還是有很大的不同，其中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)完全的抗磁性。另外，LK-99的室溫超導(dǎo)屬性尚未得到證實(shí)，最近全球?qū)嶒?yàn)室的再現(xiàn)結(jié)果尚未得到證實(shí)。

這篇論文一出來(lái)，業(yè)界普遍持懷疑態(tài)度?，F(xiàn)在還沒(méi)有真正的科研團(tuán)隊(duì)復(fù)出，所以還需要等待時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。

IT時(shí)報(bào)：

我們通常從物理書(shū)籍中讀到“低溫超導(dǎo)”。此外，還有“高溫超導(dǎo)”。那么，在超導(dǎo)的世界里，什么樣的溫度會(huì)被定義為“低溫”還是“高溫”呢？

尹鑫茂：超導(dǎo)實(shí)際上是指材料在一定溫度下，電阻為零的狀態(tài)。現(xiàn)在世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多超導(dǎo)材料，一般可以分為高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)。正如前面提到的110K(-163.15℃)，屬于高溫超導(dǎo)范圍。

在這里，高溫和低溫的定義可以從兩個(gè)方面來(lái)解釋。一是從目前的物理理論來(lái)看，常壓下超導(dǎo)轉(zhuǎn)化溫度有一個(gè)上限(McMillan極限)，約為40K(約為零下233℃)。超過(guò)40K的是高溫超導(dǎo)。這種材料主要包括復(fù)合材料，如系統(tǒng)元素和銅氧化物。低于40K的是低溫超導(dǎo)，低溫超導(dǎo)會(huì)更接近0K。該材料主要包括金屬元素和化合物材料，如鐵、鎘、汞。

另一種是從應(yīng)用的角度來(lái)看，高溫超導(dǎo)應(yīng)用多與液氮組合使用，高溫超導(dǎo)超過(guò)液氮沸點(diǎn)溫度，低于低溫超導(dǎo)，多作為應(yīng)用領(lǐng)域常見(jiàn)的判斷依據(jù)。

IT時(shí)報(bào)：

在過(guò)去的10年里，類似室溫超導(dǎo)材料的論文或研究頻繁出現(xiàn)，是什么原因使室溫超導(dǎo)成為競(jìng)相青睞的寵兒？

尹鑫茂：如果發(fā)現(xiàn)室溫常壓超導(dǎo)，將引發(fā)下一次工業(yè)革命。目前，高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)暫時(shí)無(wú)法真正普及和使用。

事實(shí)上，普通低溫超導(dǎo)材料的購(gòu)買價(jià)格并不高，生產(chǎn)工藝也相對(duì)成熟，但它們?cè)谑褂脮r(shí)需要保持液氦的低溫。另外，如果想推廣低溫超導(dǎo)，維護(hù)成本也比較高。

高溫超導(dǎo)也是如此。雖然零下100℃以上的條件比低溫超導(dǎo)更容易實(shí)現(xiàn)，但高溫超導(dǎo)材料的采購(gòu)成本高于低溫超導(dǎo)材料，需要組合液氮才能投入使用。維護(hù)成本和材料成本也使其暫時(shí)難以被廣泛使用。

無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效應(yīng)來(lái)看，一旦出現(xiàn)可以在常溫下使用的超導(dǎo)材料，絕對(duì)是震驚全球的事情。它可以促進(jìn)能源、醫(yī)療、交通和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的大力發(fā)展。

室溫超導(dǎo)材料應(yīng)該存在，但還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。因此，在過(guò)去的10年里，新的發(fā)現(xiàn)將不斷出現(xiàn)在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域，但還沒(méi)有得到科學(xué)的證實(shí)。

IT時(shí)報(bào)：

有人認(rèn)為美國(guó)三大科學(xué)家在1957年提出的BCS理論(描述超導(dǎo)體特征的理論)可能是錯(cuò)誤的，否則室溫超導(dǎo)這么久還是很難達(dá)到的。你覺(jué)得這個(gè)說(shuō)法怎么樣？

尹鑫茂：BCS理論本身沒(méi)有問(wèn)題。在過(guò)去的幾十年里，BCS理論多次驗(yàn)證了一些常規(guī)超導(dǎo)特征的存在。超導(dǎo)機(jī)制因材料而異。雖然BCS理論不能解釋所有的超導(dǎo)材料，但這并不意味著B(niǎo)CS理論是錯(cuò)誤的。

02 超導(dǎo)于普通人并非遙不可及。

超導(dǎo)真的不是一個(gè)顯性的科學(xué)概念，普通人很難輕易理解。如果你曾經(jīng)坐過(guò)地面上最快的磁懸浮列車，或者躺在醫(yī)院里的磁共振機(jī)，可以說(shuō)你已經(jīng)和超導(dǎo)“親密接觸”過(guò)了。

IT時(shí)報(bào)：超導(dǎo)性的話題第一次離我們?nèi)绱酥敲此谏钪惺欠襁h(yuǎn)離普通人？

尹鑫茂：超導(dǎo)被廣泛應(yīng)用于包括強(qiáng)電和弱電在內(nèi)的電磁相關(guān)專業(yè)。主要依靠其零電阻的特性，對(duì)節(jié)能有很大幫助。例如，上海市徐匯區(qū)2022年成立的“35KV公里級(jí)超導(dǎo)電纜工程”，上海市高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也參與了該項(xiàng)目，積極配合相關(guān)工作單位。

如果將高溫超導(dǎo)應(yīng)用于大型工業(yè)區(qū)，可以達(dá)到快速通電、低損耗的效果。最直觀的感受就是降低工業(yè)用電成本，每天節(jié)省幾千塊電費(fèi)。如果應(yīng)用到居民家中，其節(jié)能效果暫時(shí)不那么明顯，普通人的感知也不會(huì)那么強(qiáng)烈。

醫(yī)療行業(yè)的高精度檢測(cè)儀器也是超導(dǎo)的常見(jiàn)應(yīng)用，如磁共振、癌癥檢測(cè)和一些基因檢測(cè)儀器，將用于低溫超導(dǎo)。由于儀器所需的液氦量不大，成本在可控范圍內(nèi)，有助于醫(yī)療行業(yè)超導(dǎo)的發(fā)展。

此外，在科研領(lǐng)域的一些大型設(shè)備和儀器中，磁懸浮列車，尤其是磁懸浮列車，都有超導(dǎo)的相關(guān)應(yīng)用，很多人都很熟悉甚至感受到，體現(xiàn)了超導(dǎo)的完全抗磁性。

IT時(shí)報(bào)：

從普通人的角度來(lái)看，拋開(kāi)學(xué)術(shù)層面的專業(yè)理念，我們應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象？

尹鑫茂：事實(shí)上，超導(dǎo)已經(jīng)有100多年的歷史了，高溫超導(dǎo)已經(jīng)有30多年的歷史了。雖然沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，但并不是一件完全新鮮的事情。這個(gè)室溫超導(dǎo)話題能引起這么大的關(guān)注是出乎意料的。由此可見(jiàn)，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息傳遞迅速，人們也期待著新技術(shù)變革的到來(lái)。

從普通人的角度來(lái)看，超導(dǎo)仍然是一個(gè)概念，在日常生活中很難直觀感受到。對(duì)于一些人來(lái)說(shuō)，他們可能對(duì)最近發(fā)生變化的股票等相關(guān)投資產(chǎn)品有更多的感受。

03 室溫超導(dǎo)可以使ChatGPT更加“聰明”

即使目前超導(dǎo)的概念再次火起來(lái)，在尹鑫茂看來(lái)，超導(dǎo)的普及之路還是相當(dāng)漫長(zhǎng)的，從理論到實(shí)踐，這段時(shí)間至少需要十幾年。

IT時(shí)報(bào)：

對(duì)您來(lái)說(shuō)，超導(dǎo)應(yīng)用的普及還需要多長(zhǎng)時(shí)間？

尹鑫茂：以電磁領(lǐng)域?yàn)槔?，超?dǎo)應(yīng)用需要大量的液氮，但是通電時(shí)電纜的鋪設(shè)是連接的，特別長(zhǎng)，而液氮不能暴露在空氣中，所以需要用密封材料包裹。此外，超導(dǎo)的普及由于后期維護(hù)和檢查的成本，存在客觀挑戰(zhàn)。

超導(dǎo)體從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用再到普及，短時(shí)間內(nèi)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在我看來(lái)，即使室溫超導(dǎo)被證明是真實(shí)存在的，它的普及至少需要10?！?0年時(shí)間。

IT時(shí)報(bào)：

如果發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，能否快速推進(jìn)普及應(yīng)用？

尹鑫茂：如果發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)應(yīng)用所需的復(fù)雜條件就不存在了。在室溫常壓下，超導(dǎo)可以直接應(yīng)用，成本會(huì)大大降低。

如果室溫常壓超導(dǎo)可以應(yīng)用于不久前火災(zāi)的ChatGPT等人工智能領(lǐng)域，目前設(shè)備的計(jì)算量將立即達(dá)到更高的水平。同樣，量子計(jì)算也可以實(shí)現(xiàn)更高的海量計(jì)算率。在可控核聚變領(lǐng)域，可以大力推廣能源應(yīng)用，比如發(fā)射衛(wèi)星火箭?？煽睾司圩兛梢詾榘l(fā)射提供巨大的能量輔助，因此不需要在火箭中堆積太多燃料，可以節(jié)省空間，減少污染。

所以，一旦真正發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，將促進(jìn)許多行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也將使人類文明邁出一大步。

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