作者／ IT時(shí)報(bào)記者 毛宇

編輯／ 王昕 孫妍

7月22日，韓國量子能源研究中心公司相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)通過兩篇論文及視頻方式，聲稱在常壓條件下，合成了全球首個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體，臨界溫度為127℃。一時(shí)間，引起全球科學(xué)界沸騰，掀起“復(fù)現(xiàn)潮”。

在此后的20多天時(shí)間里，學(xué)界、科普界人士對(duì)此不斷展開討論和分析，“超導(dǎo)”這個(gè)物理學(xué)概念自其誕生起迎來了最為高光的時(shí)刻。

近日，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心和國科大等單位發(fā)布的一篇論文表明：合成出來的與韓國團(tuán)隊(duì)論文主成分一致的LK-99材料，不具備超導(dǎo)性。美國馬里蘭大學(xué)凝聚態(tài)物質(zhì)理論中心（CMTC）也轉(zhuǎn)發(fā)了最新的研究，稱LK-99不是超導(dǎo)體，甚至在極低溫度下也不是，它只是一種電阻非常高的劣質(zhì)材料。

室溫超導(dǎo)的熱度不減，持續(xù)在國內(nèi)網(wǎng)站乃至全球火爆，引來全球網(wǎng)友熱議不斷。那么，日常生活中并不算觸手可及的超導(dǎo)材料究竟是什么？具體哪些應(yīng)用可以惠及至人民群眾？而本次引起熱議的室溫超導(dǎo)對(duì)業(yè)界又會(huì)產(chǎn)生哪些影響？

《IT時(shí)報(bào)》記者對(duì)話國家級(jí)青年人才、上海大學(xué)理學(xué)院物理系教授尹鑫茂，一起走進(jìn)超導(dǎo)的世界，探索超導(dǎo)的奧秘。

01 室溫常壓超導(dǎo)仍是一大難題

超導(dǎo)的理論基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)可靠，但屬于常溫超導(dǎo)的春天也許還未來到，目前還沒有科研團(tuán)隊(duì)真正復(fù)現(xiàn)出常溫超導(dǎo)，所以一切還需等待時(shí)間的檢驗(yàn)。

《IT時(shí)報(bào)》：對(duì)于網(wǎng)上熱議的“超導(dǎo)事件”，您和物理學(xué)界人士是如何看待這一論文及數(shù)據(jù)的？

尹鑫茂：論文我有看過，我們系的上海市高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也正在嘗試復(fù)現(xiàn)，但暫時(shí)還未能獲得超導(dǎo)性能。我本人主要是從事量子材料（包括超導(dǎo)材料）的光譜測(cè)量，所以我很希望能有新的超導(dǎo)材料出現(xiàn)并提供給我們來進(jìn)行光譜學(xué)測(cè)量。對(duì)于這篇論文，我的感受是，其結(jié)論下得有點(diǎn)早、有點(diǎn)大了，其中提供的數(shù)據(jù)也比較粗糙。從以下兩點(diǎn)可以看出這篇論文的瑕疵。

我們所熟知的超導(dǎo)必須得滿足兩個(gè)條件。一是具有零電阻的特性，電阻要為0；二是具有完全抗磁性的特性，也就是邁斯納效應(yīng)，這是一種體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0的現(xiàn)象。兩者都具備才是超導(dǎo)材料。

但從這篇論文來看，數(shù)據(jù)還不夠充分。該團(tuán)隊(duì)的零電阻測(cè)試較為粗糙，論文中的數(shù)據(jù)也與一般的超導(dǎo)體不同，并且LK-99沒有表現(xiàn)完全抗磁性，所以難以說明LK-99具有超導(dǎo)屬性。

像近期東南大學(xué)做的復(fù)現(xiàn)LK-99實(shí)驗(yàn)，他們是在110K（-163.15℃）情況下觀測(cè)到零電阻現(xiàn)象的，但這與室溫相差還很多，其中也并未發(fā)現(xiàn)完全抗磁性。另外，近期全球?qū)嶒?yàn)室的復(fù)現(xiàn)結(jié)果都暫未能證明LK-99具有室溫超導(dǎo)的屬性。

這篇論文一出，業(yè)內(nèi)普遍都持懷疑態(tài)度。目前也還沒有科研團(tuán)隊(duì)真正復(fù)現(xiàn)出來，所以還需等待時(shí)間的檢驗(yàn)。

《IT時(shí)報(bào)》：我們一般人從物理書中，讀到過的通常是“低溫超導(dǎo)”，除此之外，還有“高溫超導(dǎo)”，那么在超導(dǎo)的世界里，究竟怎樣的溫度會(huì)被定義為“低溫”或“高溫”？

尹鑫茂：超導(dǎo)其實(shí)就是材料在某一溫度下，電阻為零的狀態(tài)。目前全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多超導(dǎo)材料，一般可以分為我們較為熟知的高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)體。像前面提到過的110K（-163.15℃），就屬于高溫超導(dǎo)范疇。

這里對(duì)于高溫和低溫的定義可以從兩方面來看，一種是從現(xiàn)有物理理論來看，常壓下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度存在一個(gè)約為40K(約零下233℃)的上限(McMillan極限)，超過40K的是高溫超導(dǎo)，這類材料主要包括鑭系元素和銅氧化物等復(fù)合材料；低于40K的為低溫超導(dǎo)，低溫超導(dǎo)會(huì)更接近0K，這類材料主要包括鐵、鎘、汞等金屬元素和化合物材料。

還有一種是從應(yīng)用的角度來看，高溫超導(dǎo)應(yīng)用多是搭配液氮一起使用，超過液氮沸點(diǎn)溫度的為高溫超導(dǎo)，低于它的為低溫超導(dǎo)，這多作為行業(yè)應(yīng)用時(shí)的常用判斷依據(jù)。

《IT時(shí)報(bào)》：近10年，頻繁有類似室溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)的論文或研究出現(xiàn)，什么原因讓室溫超導(dǎo)成為競相追捧的寵兒？

尹鑫茂：如果室溫常壓超導(dǎo)被發(fā)現(xiàn)，那么將會(huì)引起下一次的工業(yè)革命，目前高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)都暫時(shí)無法做到真正的廣泛普及和民用。

其實(shí)，普通的低溫超導(dǎo)材料采購價(jià)格并不高，制作工藝也相對(duì)成熟，但是它們?cè)谑褂脮r(shí)需要在液氦維持的低溫環(huán)境下。另外，想要推廣低溫超導(dǎo)，維護(hù)成本也較高。

高溫超導(dǎo)也是一樣，零下100多℃的條件雖然比低溫超導(dǎo)更容易實(shí)現(xiàn)，但是高溫超導(dǎo)材料的采購成本高于低溫超導(dǎo)材料，也需要搭配液氮才可以投入使用，維護(hù)成本加上材料成本，也導(dǎo)致其暫時(shí)難以被廣泛民用。

無論從經(jīng)濟(jì)效益，還是社會(huì)效應(yīng)上來看，一旦有在室溫下可以應(yīng)用的超導(dǎo)材料出現(xiàn)，絕對(duì)是一件轟動(dòng)全球的事情?？梢酝苿?dòng)多個(gè)領(lǐng)域大力發(fā)展，如能源、醫(yī)療、交通和人工智能等領(lǐng)域。

室溫超導(dǎo)材料應(yīng)該是存在的，只是到現(xiàn)在還沒有被發(fā)現(xiàn)。所以近10年來，在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域會(huì)不斷涌現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)，只是目前還沒有被科學(xué)證實(shí)。

《IT時(shí)報(bào)》：有人認(rèn)為1957年美國三大科學(xué)家提出的BCS理論（一種描述超導(dǎo)體性質(zhì)的理論）可能是有誤的，否則為何這么久過去，室溫超導(dǎo)仍難以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)說法您怎么看？

尹鑫茂：BCS理論本身沒有問題。在過去的幾十年里，BCS理論多次證實(shí)了一些常規(guī)超導(dǎo)特性的存在。超導(dǎo)機(jī)制也因材料而異，雖然BCS理論不能解釋所有的超導(dǎo)材料，但這并不能說明BCS理論是錯(cuò)誤的。

02 超導(dǎo)于普通人并非遙不可及

超導(dǎo)確實(shí)不是一個(gè)顯性化的科學(xué)概念，這讓老百姓很難輕易理解。如果你曾經(jīng)坐過地表最快的磁懸浮列車，或者躺進(jìn)過醫(yī)院里的核磁共振機(jī)器，那么可以說，你曾與超導(dǎo)“親密接觸”過了。

《IT時(shí)報(bào)》：超導(dǎo)話題第一次離我們這么近，那么其在生活中與老百姓遙遠(yuǎn)嗎？

尹鑫茂：超導(dǎo)被最多應(yīng)用于與電磁相關(guān)專業(yè)，包括強(qiáng)電和弱電應(yīng)用。主要依靠其零電阻的特性，對(duì)節(jié)能有很大的幫助。例如，上海市徐匯區(qū)2022年建立的“35千伏公里級(jí)超導(dǎo)電纜工程”，我們上海市高溫超導(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)用在大型工業(yè)園區(qū)內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)通電快、低損耗的效果，最直觀的感受就是工業(yè)用電成本減少，一天節(jié)省上幾千元電費(fèi)是可以做到的。如果將其應(yīng)用到居民家中，其節(jié)能效應(yīng)暫時(shí)就沒有那么顯性化，老百姓的感知不會(huì)那么強(qiáng)烈。

醫(yī)療行業(yè)中的高精密檢測(cè)儀器也是超導(dǎo)的典型應(yīng)用，例如核磁共振、檢測(cè)癌癥、基因檢測(cè)的一些儀器中，都會(huì)應(yīng)用到低溫超導(dǎo)。由于儀器里需要的液氦量不大，所以成本在可控范圍內(nèi)，這有助于超導(dǎo)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。

除此之外，在科研領(lǐng)域的一些大型設(shè)備、儀器中，在磁懸浮列車上，都有超導(dǎo)的相關(guān)應(yīng)用，特別是磁懸浮列車，不少人都比較了解，甚至體驗(yàn)過，其體現(xiàn)了超導(dǎo)的完全抗磁性。

《IT時(shí)報(bào)》：站在普通人的角度，拋開學(xué)術(shù)級(jí)的專業(yè)概念，我們?cè)撊绾慰创瑢?dǎo)現(xiàn)象？

尹鑫茂：其實(shí)超導(dǎo)已有一百多年的歷史了，高溫超導(dǎo)也有30多年的歷史，雖然沒有被廣泛普及應(yīng)用，但并不算完全新鮮的事，這次的室溫超導(dǎo)話題能引起這么大關(guān)注很出人意料。從中可以看出網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，信息傳遞得飛快，民眾也很期待科技新變革的到來。

從普通民眾層面上來看，超導(dǎo)還是一個(gè)概念，在日常生活中很難直觀感受到。對(duì)部分民眾來說，他們對(duì)近期波動(dòng)的股票等相關(guān)投資產(chǎn)品也許更有感觸。

03 室溫超導(dǎo)能讓ChatGPT更“聰明”

即便當(dāng)下超導(dǎo)概念再火，在尹鑫茂看來，超導(dǎo)的普及之路還頗為漫長，從理論到實(shí)際，這個(gè)時(shí)間至少需要十多年。

《IT時(shí)報(bào)》：在您看來，超導(dǎo)的應(yīng)用普及還需要多久？

尹鑫茂：以電磁領(lǐng)域?yàn)槔瑢?dǎo)應(yīng)用到其中需要大量液氮，但通電時(shí)電纜的鋪設(shè)是銜接起來的，非常長，而液氮不能裸露在空氣中，這就需要密封材料將其包裹。再加上后期的維護(hù)和檢測(cè)等成本，致使超導(dǎo)的普及存在客觀挑戰(zhàn)。

超導(dǎo)體從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用再到普及，并不是一個(gè)短時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)的事情。在我看來，即使室溫超導(dǎo)被證實(shí)真實(shí)存在，其普及至少還需要10～20年的時(shí)間。

《IT時(shí)報(bào)》：室溫超導(dǎo)如果被發(fā)現(xiàn)，是否可以快速推進(jìn)普及應(yīng)用呢？

尹鑫茂：如果室溫超導(dǎo)被發(fā)現(xiàn)了，以上說到的高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)應(yīng)用時(shí)所需的復(fù)雜條件就都不存在了。在室溫常壓的情況下，就可以直接應(yīng)用超導(dǎo)，成本將大大降低。

前段時(shí)間大火的ChatGPT等人工智能領(lǐng)域 ，如果室溫常壓超導(dǎo)能夠運(yùn)用進(jìn)去，現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)算量將會(huì)立刻上一個(gè)等級(jí)。量子計(jì)算也是一樣，可以實(shí)現(xiàn)更高的海量算力。在可控核聚變領(lǐng)域，可以大力推動(dòng)能源應(yīng)用，例如發(fā)射衛(wèi)星火箭，可控核聚變可以提供巨大的能量輔助發(fā)射，就無需在火箭內(nèi)堆放過多的燃料，節(jié)省空間的同時(shí)也能減少環(huán)境污染。

所以，室溫超導(dǎo)一旦被真正發(fā)現(xiàn)，將會(huì)推動(dòng)諸多行業(yè)發(fā)展，同時(shí)也會(huì)使人類文明邁進(jìn)一大步。

排版／ 季嘉穎

圖片／ 采訪對(duì)象 東方IC

來源／《IT時(shí)報(bào)》公眾號(hào)vittimes