“常溫超導(dǎo)”把A股都晃暈了！真要改變我們的生活？

出處：差評(píng)

 " 今年的諾獎(jiǎng)被提前預(yù)定了。 " 

 " 這是人類文明的大進(jìn)化！ " 

 " 整個(gè)世界都會(huì)被顛覆！ " 

昨天，一枚物理學(xué)界的核彈爆了， " 室溫超導(dǎo) " 四個(gè)字，轟炸了微信群和各大網(wǎng)站的熱門(mén)。

這么說(shuō)吧，就連前幾天還在發(fā)沙雕圖的群友，昨天也一個(gè)個(gè)化身成了科學(xué)家，描繪著被超導(dǎo)重塑的未來(lái)。

而按照 A 股的慣例，隨著消息的瘋傳，新聞也很快進(jìn)化到了笑話階段。

反正一時(shí)間，整個(gè)世界好像就只有我沒(méi)學(xué)過(guò) “ 前沿物理 ” 一樣。

而這一切的一切，都要從昨天美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)上的論文談起。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是來(lái)自羅徹斯特大學(xué)的 Ranga Dias 團(tuán)隊(duì)，聲稱整出來(lái)一種新材料。

這玩意加壓到 1 萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再將溫度降至 21 攝氏度以下的室溫環(huán)境下，就會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。

為了吃瓜吃出嚴(yán)謹(jǐn)，吃出風(fēng)采，差評(píng)君第一時(shí)間聯(lián)系了中科院物理所羅老師和相關(guān)學(xué)術(shù)人士，對(duì)超導(dǎo)的那些事兒，也終于有了些了解。

首先就是大伙們的沸騰，原來(lái)真是有科學(xué)依據(jù)的。

因?yàn)樵趯W(xué)術(shù)界，人們實(shí)在是太想要一個(gè)真正好用的超導(dǎo)材料了。。

首先先給一臉懵逼的差友們說(shuō)說(shuō)什么是 “ 超導(dǎo) ” ，它其實(shí)是超級(jí)導(dǎo)電體的簡(jiǎn)稱，是某一種材料在特殊的條件（ 一般是低溫高壓 ）下，呈現(xiàn)零電阻、抗磁性的超導(dǎo)狀態(tài)。

電流來(lái)自定向移動(dòng)的電子，只要給電子移動(dòng)建立 “ 特別通道 ” ，就能實(shí)現(xiàn)零電阻。

而零電阻、抗磁性這兩個(gè)特性，就給超導(dǎo)材料帶來(lái)了不少 " 超能力 " 。

第一個(gè)就是 “ 能省電 ” ，而且不是一般的省。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們目前用銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有 15% 的電能損耗。

光是在中國(guó)，每年的發(fā)電量就接近 9 萬(wàn)億千瓦時(shí)，而其中的損失，高達(dá) 1 萬(wàn)多億度，相當(dāng)于廣東和江蘇兩省一整年的用電量。

由于超導(dǎo)材料沒(méi)有電阻，這玩意兒要是有機(jī)會(huì)用在電力運(yùn)輸上，電力損耗幾乎就能忽略不計(jì)。

咱們粗暴地算，如果電費(fèi) 5 毛一度，那這能創(chuàng)造 5000 億的利潤(rùn)，誰(shuí)不心動(dòng)啊。

咱去醫(yī)院看病，常用的核磁共振也需要超導(dǎo)材料的參與。

放在以前，想要讓里面的線圈達(dá)到超導(dǎo)的狀態(tài)，就得灌一堆液氮進(jìn)去給他降溫。

一旦用上常溫常壓的超導(dǎo)材料，核磁做起來(lái)就方便多了。

當(dāng)然，這還是比較基礎(chǔ)的運(yùn)用。

更令人振奮的是，一旦常溫常壓超導(dǎo)體有了合適的突破，那商用核聚變可能都不是夢(mèng)了。

就說(shuō)托卡馬克這個(gè)技術(shù)路線吧。它的核心就在于，要用超強(qiáng)的磁場(chǎng)約束一團(tuán)高能粒子。

如何長(zhǎng)時(shí)間、低成本地維持這個(gè)磁場(chǎng)，一直都是個(gè)大難題。

這就差報(bào)上超導(dǎo)材料的 “ 身份證號(hào) ” 了啊。

因?yàn)槌瑢?dǎo)材料沒(méi)有電阻，就能通一個(gè)很大很大的電流，它就能擱里頭一直轉(zhuǎn)，不會(huì)有能量被損耗為熱量，就能制造一個(gè)超強(qiáng)的磁場(chǎng)。

核聚變一旦商用，帶來(lái)的變化可就不是我?guī)拙湓捘苷f(shuō)清楚的，那估計(jì)比當(dāng)年進(jìn)入蒸汽時(shí)代的改變還要夸張。

那估計(jì)肯定有見(jiàn)識(shí)廣的說(shuō)了，超導(dǎo)材料不是早就有了么？

是的，確實(shí)，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了很多超導(dǎo)材料，可它們的使用條件都非常苛刻。

前面我不斷強(qiáng)調(diào)的，也是超導(dǎo)材料最難達(dá)到的，就是 “ 常溫 ” “ 常壓 ” 兩個(gè)限定詞。

從超導(dǎo)材料誕生之初，超導(dǎo)就和低溫是好朋友。最初的超導(dǎo)現(xiàn)象就是水銀在零下 269 度被發(fā)現(xiàn)的。

要知道，這個(gè)溫度再下降 4 度，就是人類不可接近的絕對(duì)零度（ -273.15 度 ）了，可見(jiàn)這條件有多苛刻。

上世紀(jì) 80 年代發(fā)現(xiàn)的銅氧化物，則在液氮溫區(qū)（ 77K 或 -195.8 ° C ）實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)電性。放在當(dāng)時(shí)，已經(jīng)算是了不起的進(jìn)步了。

不過(guò)，即使是條件不那么苛刻了，大規(guī)模應(yīng)用也遙遙無(wú)期。

想象一下，辛辛苦苦建造一條幾百公里的超導(dǎo)輸電線，還需要全程浸泡在液氮中冷卻，這成本得多么夸張！

除此之外，一些超導(dǎo)材料也往往需要在極高的壓力下才能維持超導(dǎo)狀態(tài)。

比如一些富氫化物超導(dǎo)材料，就需要施加于上百萬(wàn)個(gè)大氣壓強(qiáng)的作用力。

人們不得不用金剛石擠壓來(lái)保證高壓環(huán)境▼

中科院物理所的羅老師告訴我們，在施壓過(guò)程中，崩壞施壓的金剛石的事也時(shí)有發(fā)生。

這成本，你讓想國(guó)家電網(wǎng)按噸采購(gòu)？別說(shuō)在常態(tài)保持高壓了，這電纜全用金剛石做也不行啊。

這也是此次 Dias 發(fā)布的論文如此震撼的原因，遲遲沒(méi)有革命突破的超導(dǎo)物理學(xué)，終于找到了突破口——常溫超導(dǎo)、且維持超導(dǎo)狀態(tài)壓力也沒(méi)有那么苛刻。

雖然說(shuō)這個(gè)材料想要維持超導(dǎo)狀態(tài)，還要再持續(xù)地施加 1 萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力，但這個(gè)已經(jīng)相比以前已經(jīng)是巨大的突破。

畢竟 1 萬(wàn)個(gè)大氣壓強(qiáng)相對(duì)以前上百萬(wàn)個(gè)大氣壓強(qiáng)，真的是輕松太多。

也就是說(shuō)，如果這個(gè)作者的數(shù)據(jù)是真實(shí)的，那么人們?cè)僭谶@個(gè)方向上繼續(xù)努努力，沒(méi)準(zhǔn)有一天還真有可能找到 “ 常溫 ”“ 常壓 ” 的超導(dǎo)材料。

好吧，我要強(qiáng)調(diào)一下，如果這個(gè)數(shù)據(jù)是真實(shí)的。

我之所以會(huì)這么說(shuō)，是因?yàn)檫@個(gè)作者也有些爭(zhēng)議。

2020 年，作者 Dias 在《 自然 》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于室溫超導(dǎo)的論文，引發(fā)巨大轟動(dòng)。簡(jiǎn)直和今天的場(chǎng)景一模一樣。

然而， Dias 的這篇論文發(fā)表后，眾多學(xué)術(shù)界大牛對(duì)他的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示懷疑，業(yè)內(nèi)的大佬埃雷米茨嘗試了 6 次也沒(méi)能復(fù)現(xiàn)出他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

于是那篇論文在質(zhì)疑聲中被《 自然 》雜志撤稿。

再往前翻，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)：2017 年， Dias 和他的導(dǎo)師還發(fā)文稱發(fā)現(xiàn)了金屬氫。這玩意由于制造條件太苛刻了，相當(dāng)難搞。

結(jié)果大家滿懷興奮問(wèn)他要材料的時(shí)候，他卻說(shuō)保存不當(dāng)，沒(méi)了。

于是這么一來(lái)二去，雖然由于高壓物理實(shí)驗(yàn)上的復(fù)雜性，咱真的不好說(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不是真的。。。

所以，咱們還是讓子彈飛一會(huì)。（ 據(jù)說(shuō)這一次的實(shí)驗(yàn)條件不難，大多數(shù)高壓實(shí)驗(yàn)室都可以做到，相信不少高壓實(shí)驗(yàn)室都會(huì)跟進(jìn)的。 ）

而且，我們還要注意一件事是，哪怕是這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是真的，我們也不能太樂(lè)觀。

就像中科院羅老師說(shuō)的： “ 可以很肯定地說(shuō)，基于今天這個(gè)技術(shù)，是不大可能有任何大規(guī)模應(yīng)用的，挑戰(zhàn)太大了。 ” 

不過(guò)，這次的實(shí)驗(yàn)還是有標(biāo)桿意義的。

因?yàn)閷?duì)超導(dǎo)而言，我們的理解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。理論不清晰、很多時(shí)候都是靠猜和碰。

不過(guò)在常規(guī)超導(dǎo)領(lǐng)域，一種克服了低溫這個(gè)要素的超導(dǎo)材料的誕生，可能意味著，新的超導(dǎo)規(guī)律的誕生。

人們?cè)?jīng)對(duì) “ 常溫 ”“ 常壓 ” 是絕望的，現(xiàn)在至少有了希望。

不管怎么說(shuō)，超導(dǎo)領(lǐng)域能不能雄起，這篇論文真的很重要。

特別鳴謝：感謝中科院物理所的小伙伴對(duì)本文的學(xué)術(shù)支持！