【大咖说热点】韩国“手搓超导”可信吗？严伯钧解读什么是室温超导《六级物理》

这份书单带你走进物理，了解室温超导>>

原文 

喜马拉雅的朋友，你好！我是严伯钧,我是一名科普作家，也是喜马拉雅的老朋友了。

最近室温超导这个话题，非常的火热，这个事情的来龙去脉，大概是这样的。

大约不到两周前。韩国的一个科研团队，在世界最大的，论文预印本网站ArXiv发表了一篇文章。所谓论文预印本网站，是因为传统的论文从递交给学术期刊，再到正式发表，通常要经过旷日持久的同行评议过程。

而为了让大家可以第一时间看到新鲜热辣的论文，即便没有经过同行评议也先发出来，让大家可以读到，同时也是给自己的学术研究贡献打个时间戳，以防有人跟自己做了类似的工作，到时候这个声誉的归属不好界定。

所以对于专业的科研人员来说，平时看的文章更多不是来自于学术期刊杂志，而是会来自ArXiv这个论文预印网站。总之呢，就是一个韩国团队上传了一篇文章，说是他们发现了一种新型的材料，命名为LK99，这种材料可以产生室温超导效应。

这一石激起千层浪啊！全球都在关注这个材料，也有世界各地的团队，根据这篇论文试图复现论文中的材料，来测试是否真如论文所说这种材料可以室温超导。

因为不光是这个LK99号称可以室温超导，更是因为论文里的LK99的配方出奇地简单。就只是用铜离子去参杂在铅的磷化物里。这种感觉特别不真实，感觉就是个炼丹术，还有人戏称这是手搓超导真的是点石成金，都说这如果是真的话，那便是继2010年，物理诺奖的透明胶，手拉石墨烯之后的又一大奇迹。

即便这个材料目前为止，还没有被证实为真，全球范围内的超导概念股票就已经涨了好多了。目前的情况，截止北京时间2023年8月4日，还没有任何一个团队能完全复现这种材料。但有部分进展，例如美国的劳伦斯实验室，从理论和计算模拟的角度验证了LK99这种材料的可行性。也就是LK99这种材料并不违反任何物理定律理论上是可行的。

然后，就是我们国家华中科大的团队，验证了这个材料的抗磁性是超导材料都具备的，但这里的逻辑关系要搞清楚，超导一定抗磁，但抗磁的不一定超导。再一个就是东南大学有一个团队，说是复现了这个材料的超导性，但是超导的温度并不高，没有达到韩国团队论文里说的室温，依旧是要零下100多度。

目前，大致的情况就是如此，虽然还没有被完全验证，但还不能过早断言说这个手搓超导材料，就一定不行。而据说这两天，韩国的团队把论文给撤稿了，不知道是什么原因咱们暂且不论。那为什么室温超导材料会在全球范围内如此受关注呢？因为室温超导这四个字如果实现，它可能会给人类带来第四次工业革命，影响太广泛了。

室温超导，顾名思义，就是在室温条件下，也可以拥有超导属性的材料。那先要了解，什么是超导。简单理解就是电阻为零的导体。超导的发现最早是在1911年一位叫昂内斯的荷兰物理学家，他对极端低温环境下的物理现象特别感兴趣。

昂内斯发现，当把水银的温度，降到液氦的温度，也就是4.2开尔文，即零下269.3度的时候，水银的电阻居然消失不见了。这就是超导第一次被发现并且这种超导的现象，还非常地稳定电流进入超导以后，不用加外电压，它就可以一直存在于超导内，并电流的强度长时间不会衰减。

那为什么会产生超导这种物理现象呢？超导现象的物理原理，其实到今天，都不能说是完全清楚，否则室温超导，早就在理论的指导下制造出来了。但是关于超导的微观机制，我们是有一定了解的，这里就不得不说著名的BCS超导理论了。

BCS超导理论，是以发明该理论的三名物理学家的姓氏首字母命名的分别是Bardeen，Cooper和Schreiffer。他们三位在上世纪50年代提出BCS理论，用以解释超导形成的微观机制，并于1972年获得诺贝尔奖。

值得一提的是BCS中的B——Bardeen，应该是迄今为止，唯一获得过两次，诺贝尔物理学奖的科学家，他另外一次获奖是1956年，为表彰他对半导体的研究，发明了晶体管，而晶体管就是我们今天信息科技的核心——芯片的计算单元，所以Bardeen也可以被认为是芯片之父。

也可以顺便一提的是，BCS中的C Cooper，在美国布朗大学任教，我在布朗大学读博士期间，还跟他老人家学习过。Cooper老人家得了诺奖以后，就转向研究脑科学了。

BCS理论说的是什么呢？简单理解就是，Cooper Pair库珀对。说的是电子在材料当中，会与材料的晶格相互作用，会等效在电子之间，形成一种吸引力，这种吸引力会把两个电子锁在一起，形成一对，叫做库珀对。

而电子是费米子，但两个电子在一起，就绑成了一个玻色子。玻色子在低温状态下，可以形成一种，物质状态叫玻色爱因斯坦凝聚。玻色爱因斯坦凝聚，往往是一种超流体的状态，而所谓超流体，就是摩擦为零的流体，那你可以想象普通的流体，比方说水。

给你一盆水，你搅动一下，过一会它就因为，有摩擦就停止运动了，但是超流体，一旦搅动起来，它就不会停，因为没有摩擦。好了，如果库珀对在低温环境下变成了玻色爱因斯坦凝聚，而它又没有摩擦，并且它还带电，那可不就是超导了么。

因为电阻的本质，就是带电粒子。在运动过程中，经历摩擦碰撞，损失动能，就体现为电阻。如果带电粒子，没有摩擦，不损耗动能，电流就能永远存在下去，这可不就是超导了么。但问题是超导的实现温度通常都非常之低。原因就是温度高了，电子的无规则热运动，就会打破电子之间的吸引束缚，无法形成库珀对，就没有办法超导。

所以自从超导被发现之后，科学家们就一直，致力于去提升，超导的温度。而所谓室温超导，就是把超导的临界温度，提升到摄氏20度左右，使得我们不需要制造低温环境，也可以拥有超导现象。

那为什么超导那么香呢？为什么室温超导一旦实现，就说是第四次工业革命呢？前三次工业革命是什么呢？我相信第一次是蒸汽机，第二次是电力第三次是信息技术。三次工业革命，都让世界的文明先进程度，进行了跨越式的提升。

室温超导如何让文明，经历跨越式的提升呢？其实有一个粗略的指标，一个文明能够利用的，能量越多，它的先进程度就越高。可以看看人类这，200年来，随着文明的进步能量的消耗多了多少，其实从全球变暖的速度，就能看出能量消耗的速度，也能推算出文明进步的曲线。而超导就是在能源的利用效率上，能让人类更上一层楼。

我们可以简单说几个方面，第一，电力。我们现在用的电从发电厂出来的，都是交流电，甚至是高压交流电。交流电是著名的发明家尼古拉·特斯拉的发明，当时就有交流电和直流电之争——爱迪生支持直流电，特斯拉推崇交流电。

当时的商业竞争很激烈，爱迪生为了宣交流电是多么危险，他还向公众展示用交流电电死一头大象。那为什么交流电后来胜出了呢？就是因为能源效率。我们的输电线是金属的，是有电阻的，而输电过程会有大量的能量损耗。用交流电的目的，就是通过高电压和电压电流相位不同步的原理，使得输电过程中的能量损失减小，这是特斯拉最伟大的贡献。

但是如果室温超导实现了的话，我们真就可以不用交流电了，电压也不用那么高了。这样就会省下大量的电能，效率会有很大的提升，因为电阻为零了，它没有热损耗。

再比方说电车，如果电车里的电流输送都换成超导的，那么有人算过电车的续航里程可能就是现在的10倍。这是很宏观的方面，微观的方面，例如芯片。芯片越做越小，但是越小的芯片散热就越是问题，如果用超导材料做芯片散热问题一举解决，甚至芯片都不发热了。

并且超导材料不光是个导电性问题，它的量子力学属性，也非常的奇特。利用超导材料的量子力学属性，我们可以更好地去制造量子计算机。这就是从根本上提升人类的计算能力，再结合现在如火如荼的AI技术，那更加是如虎添翼了！

其他方面，超导除了导电性好，量子力学属性可以利用它还有很好的磁属性，开头我们就说了超导都抗磁，并且是完全抗磁性，也就是磁场是无法进入超导体内部的。

也就是把超导体放在磁场里面，它会对磁场天然形成一种排斥力，这种排斥力，就可以用来做磁悬浮。磁悬浮技术现在不是没有，但现在的实现方案需要大量的能源，因为要人为制造，同极相斥的磁场。而如果有室温超导材料，我们只要制造一个磁场就完事了，给列车撞上室温超导，放在布满磁场的铁轨上，它就飘起来了。

所以室温超导如果能做出来，并且以比较简单的方式做出来，并加以商用的话，它必将影响我们生活的方方面面。因为它影响的是人类文明底层的驱动力能源。

可以想想，室温超导如果普及，我们普通人的生活，应该会拥有更低的生活成本、更便捷的交通、更高效的信息技术以及更健康的生活环境，因为能源利用效率上去了，碳排放就减少了。

如果可控核聚变再搞定的话，连能源结构中的碳排放都不存在了，那世界的文明发达程度，必将上一个新台阶！

超导不是没有，早就有了，关键是温度。如果温度太低，你做一根一公里长的导线，你还得做一个，一公里长的大冰箱，去给它保持低温，这成本显然是不现实的。

这就是为什么这次室温超导，在全球范围内如此引人关注，因为它可能带来的影响，实在太大了！

好啦，对室温超导的介绍，我大概就说到这里，如果你对这个领域感兴趣，我推荐你可以去读一读我的科普书《六极物理》。或者直接在喜马拉雅里听我《六极物理》的课，里面详细地从量子力学切入，一步步地告诉你，超导到底是怎么一回事儿。

我是严伯钧，谢谢你的收听！