超导到底是个啥玩意，为何发现常温超导会改变世界？

超导这个名词常常会出现在一些科学文章中，时而热上一阵子，又沉寂一阵子。最近又暴热起来，起因是韩国一个科学团队突然在一个预印本网站arXiv发表论文称，他们发现了全球首个室温超导材料，可以在127摄氏度以下表现出超导性。

这款常温超导体名为“改性铅磷灰石晶体结构”的材料，简称LK-99，就是一种掺杂铜的铅磷灰石。果真如此，将是科学发展史上一个惊天突破，必然地引起了世界物理学界的轰动。

超导是什么？

超导这项技术，起源于20世纪，一直游荡在21世纪科技前沿，看起来与普通人的日常生活隔得很远，其实是越来越近。那么啥为超导呢？弄清这个科学名词的通俗意义，吃瓜大众们就不会觉得与己无关了。

超导一般是超导体的简称，英文名为superconductor，又叫做超导材料。超导体具有三个基本特性，即完全导电性、完全抗磁性、通量量子化。

完全导电性即零电阻效应，是指某物质在一定温度条件下，电阻突然消失的现象。所谓电阻，就是物质中阻碍电子流动的能力，是一个物理量，单位为Ω。不同物质，电阻都不一样，在通常情况下，不存在没有电阻的物质。

导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。在常见金属导体中，银的电阻最小，为1.65*10^-8Ω/m，其次为铜、金、铝，电阻分别为1.75*10^-8Ω/m、2.4*10^-8Ω/m、2.83*10^-8Ω/m。一般定义为：电阻小于10^-25Ω时被认为电阻为零，该材料则视为超导体。

完全抗磁性又叫迈斯纳效应，是指磁力线无法穿越超导体，超导体内部磁场为零，而不受周边磁场干扰的现象。所有物质都有磁性，且抗磁性是很弱的，因此在任一具有物质的空间，物质都会受到磁力干扰。而超导物质由于表面能够产生一个无损耗超导电流，就会抵消内部的磁场而呈现出完全的抗磁性。

所谓完全抗通量量子化又称约瑟夫森效应，是指当两层超导体之间的绝缘层只有原子厚度时，可以发生量子隧穿效应，即电子可以穿越绝缘层这个“墙壁”产生超导电流。这种现象让人们了解了亚原子微观世界的奇异之处，也解决了许多科学发展应用上的难题。

由于超导有这么一些奇异特征，由此为人类社会发展提供了许多可能。如用超导材料做成的电线，由于没有电阻，可以环绕地球而不损耗功率，省却了大型变压器升压的麻烦；采用超导材料完全抗磁性特点，做成的磁悬浮列车，可以漂浮在轨道上无摩擦的运行等等。

事实上，超导材料早就问世了，并且已经开始应用在社会生活的方方面面，但这种应用目前还受到了很大限制，主要就是材料的超导性能需要极其严苛的条件才会发生，如要求极低的温度等。

现在的磁悬浮列车，超导线圈是磁悬浮列车的关键设备之一，要让列车悬浮在轨道上，列车的超导线圈就必须始终保持在零下196摄氏度低温状态，为了保证这种低温，每一节列车上都要装上一台液氮压缩制冷机，以维持超导线圈的温度。

由此可见，目前的超导体得到的主要条件就是低温，而极端的低温条件是很难做到的，更难在社会生活中广泛应用。由此，一百多年来，科学家们为了让超导这项技术推向社会，就绞尽脑汁地在提升超导的临界温度上下功夫。

最早的超导体是荷兰物理学家卡莫林·昂纳斯发现的，他是在不断获取低温的过程中发现这种奇异现象的。为了获得更低的温度，他先后通过液化氯甲烷达到-90℃，液化乙烯达到-145℃，液化氧气达到-183℃，液化氢气达到-253℃；终于在1908年成功地实现了最后一种永久气体——氦气的液化，得到了-269℃的低温。

在这以后，他用液氦抽真空的方法，得到-272℃这种接近绝对零度低温。

1911年，他首次发现了在4.2K的液氦中，水银（汞）的电阻突然消失了，由此，超导现象进入了人类视野，并被发现具有越来越多的潜在应用价值。要知道，要得到零下296摄氏度的液氦是极其艰难的，100多年来，科学家们一直想得到温度更高条件下的超导体。

想想说说很容易，任何科学发现要真正实现都很难很难。一直到1941年，德国物理学家阿瑟曼（G.Ascherman）才发现了首个可以超越液氦区的超导材料，即氮化铌（NbN），其临界温度可提升到15K，也就是零下258摄氏度；到了1954年，贝尔实验室的马赛阿斯（B.T.Matthais）找到了铌三锡（Nb3Sn），温度提升到了18.3K；1973年又获得了铌三锗（Nb3Ge）薄膜，温度提升到23.2K。

这以后，十几年低温超导的临界温度提升都没有进展。一直到1987年，美国休斯敦大学朱经武教授和阿拉巴马大学的吴茂昆教授两位华裔科学家，才发现了液氮以上温度的氧化物超导体，这就是钇钡铜氧（YBCO），化学式为YBa2Cu3O7-x，临界温度可达90K，也就是约零下183摄氏度。

再后来，虽然科学家们发现了一些临界温度更高的超导材料，但实现的条件十分苛刻。如1988年发现的汞系超导材料临界温度可达164K，2015年发现硫化氢在临界温度可达203K，后来更发现氢化镧（LaH10）在接近室温250K（-23°C）时，成为稳定存在的超导体。

但这些“高温”超导体都需要在极高压力条件下才能实现，如氢化镧需要在170GPc的密封环境中，通过原子核的量子波动作用在广泛的压力区域，成为稳定存在的“量子固体”。这些接近地心压力的极端环境目前只存在于实验室微观领域，在现实中是无法做到的，因此即便有这样的“高温”超导体，拓展应用的意义也不大。

由此可见，要让超导材料越来越广泛的造福人类，关键是找到临界温度更高的材料，且越接近常温越好，而且实现的条件不能太苛刻，如需要极端的高压等等。

那么，世界上是否真的存在常温常压下的超导材料？我想或许会有，只是还没有找到。

在科学界，有关常温超导的话题屡被提起，但常常是泛起一阵子后就销声匿迹了。如在前些年，就曾经炒作过一位叫曹原的中国神童，他在美国留学，仅20岁左右就在《自然》杂志发表了数篇重磅论文，是有关前沿科技石墨烯的应用，涉及常温超导。

那一阵，就不少人惊呼，常温超导就要来了！而且是中国少年发现的！但冷静的人们一看就根本不是那回事，后来果然就没了下文。现在数年过去了，那位励志学成回国报效的曹原也不知真的回来了没有，其研究是否有新的进展也未可知。

那么，现在的韩国团队常温超导真的成功了吗？目前科学界还是持着半信半疑的态度，争议很大。至少，现在还没有一家科学机构或团队复现过这个成果。

所谓科学无国界，就是基础科学的研究成果都必须是公开透明的，其成果必须经过全世界任何人采用科学方法进行验证，只有能够复现的成果，才能被科学界承认，否则，就不会得到科学界的承认。

目前，这个成果既然还没有得到其他科学团队的验证，就可以认为其还不能成立。

韩国这个研究团队由韩国电子通讯研究院、量子能源研究所、高丽大学、汉阳大学等机构的学者组成。论文引起国际关注后，量子能源研究所的代表李硕裴在接受韩联社采访时说，研究团队并没有准备好发表论文，这个论文是在高丽大学研究教授权英完未征得其他作者同意的情况下，擅自发布的。

而另一作者，电子通讯研究院的金贤卓则表示，论文还有许多缺陷，是在未经其许可的情况下发表的。从同一天发的两个预印本作者署名也可以看出，这个团队作者之间的矛盾。日前，该团队正在向arXiv要求下架论文。

这就给这个所谓“常温超导”拉上了一层更加扑朔迷离的面纱，到底是一场闹剧、喜剧，还是悲剧，最后的真相如何，相信不久就会大白于天下。我个人观点，这次的所谓常温超导成果至少不是喜剧。

或许，这个团队经历了数十年研究，在某些方面取得了一定进展和突破，但要实现真正大的常温超导还任重道远，需要世界各国科学家鼎力合作，有一个较为漫长的过程。你说呢？欢迎讨论。

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