今天小編分享的科技經驗：超導：關于無損世界的最佳想象，歡迎閲讀。
無損世界
一句話解釋室温超導的重要性，那就是它将颠覆現有人類對電的利用方式，這甚至比能源領網域的革命更深刻，因為不管什麼能源，最終還是以電能的形式輸出的。
因此，韓國人宣稱的室温超導材料吸引了全世界的目光。一百年多年來，憑借超導拿到諾貝爾獎的人科學家有十位，他們有的發現了超導現象，有的部分解釋了背後原理，但室温超導比所有上述這些意義都要重大的多，因為它是歷史上第一次，在普通人的日常環境下實現了過去只有在實驗室極端苛刻的情況下才能實現的技術——這不是人類第一次在室温下實現超導，但卻是第一次在正常大氣壓力下做到這一點——過往的超導技術往往需要極低的温度或者施加上百萬倍的大氣壓力才能實現。
更何況，論文中介紹的制作方法異常簡單，有人戲稱在家就能實現，因此這種室温常壓超導材料一旦被證明是真，也就意味着人類可以十分便捷地生產，并且在地球的任何環境下自由運用這項技術，整個世界的運作方式都将因此被完全颠覆——一個無損的世界就要來了。
人類目前構建一切能量體系的方式都基于一種理解——能量會有所損耗。這非常符合人的常識與直覺，任何事物，甚至生命，它們的能量其實一直都在持續地損耗，只不過有些迅速，有些緩慢。
換而言之，世界是有磨損的。
因此，遠距離電力運輸需要通高壓，太低的電壓，電流還沒有傳遞太遠就會被損耗殆盡。精密計算所用的芯片，從手機到量子計算機都需要充分的散熱，因為一部分的損耗會以熱能形式傳遞出來。電動車的電池也是如此，再高妙的設計也做不到讓電池的續航與壽命實現飛躍式的提升——磨損在每一次充放電過程中產生，最終會讓電池完全失能，這幾乎已經成為了定律。
超導會改變這一切，前提是它能夠實現。
兩個條件
所謂能夠實現，一方面指它技術上成立，另外一方面則説的是在實際中可以大規模運用。如果只存在于實驗室，受限于各種條件的話，這項技術的前景就會大打折扣。
1911 年，荷蘭科學家昂内斯發現零下 269 度時液氦冷卻汞的電阻消失了，由此開啓了人們對超導現象持續百年的探索。同人們印象中不同，目前為止關于超導為什麼發生人類并沒有完全弄明白，大致的理論框架是，電子會在某些非常特殊的條件下以特殊的方式配對，從而不受幹擾地實現在導體内完全自由流動。
在過去，實現超導一定需要極低的温度和極高的壓力，因為這樣可以盡可能減少金屬離子的震動，讓電子暢通無阻地通行。盡管後來，有關超導的理論不斷發展，實現超導所需要的極低温度也逐漸升高，但室温常壓超導甚至缺乏一個公認的解釋框架。
也就是説，直到高麗大學的這篇論文出現前，沒有人能讓超導現象在日常環境中實現。
韓國團隊發現的名為 LK-99 的物質是一種黃鉛礦和磷化亞銅的化合物，論文宣稱，在 127 攝氏度以下，LK-99 能夠作為超導體來使用。在和論文一起公布的視頻裏，LK-99 在常温常壓的環境下在磁鐵的兩級都產生了懸浮效果，這種磁懸浮現象看上去像一種抗磁性，而抗磁性（你也可以叫它邁斯納效應）正是判斷是否為超導體的一個必要不充分條件。
第一篇論文中展示的 LK-99
第二篇論文展示了 LK-99 的懸浮
另一個條件是零電阻，即電流可以暢通無阻地通過超導體而不發生任何損耗。
電阻是電學的一個基本概念，幾乎所有的物質都有電阻，絕緣材料由于電阻極高，因此 " 顯得 " 完全不導電，而所有的導體也可以按照電阻大小排列出性能等級，就好像輸電線路多用銅，而有些昂貴精密的芯片則使用銀和鉑金，後者電阻更小，換而言之，能量傳遞效率更高，而由于根本沒有電阻，超導的能量效率是最高的。
邁斯納效應和零電阻，是判斷超導體的兩個指标。LK-99 的出現，哪怕僅僅是抗磁性，已經足夠全世界激動起來。由于制備 LK-99 的過程看上去非常簡單，已經有大量的機構開始復現這一試驗。
但它們的結果充滿矛盾。
矛盾的結果
東南大學孫悦教授在 B 站公布了室温超導復現實驗的全流程，結論是沒有看到任何可能是超導的信号，生產的樣品和磁鐵沒有任何懸浮現象產生。
Bibili 賬号科學調查局視頻截圖
北航則于 31 日在 arXiv 上提交了論文，同樣宣稱沒有發現 LK-99 的超導性，特别是他們對比了韓國團隊的 X 射線衍射圖譜，确認其制備出來的同一種東西。印度國家物理實驗室也同樣沒有觀察到磁懸浮或電阻為零的現象。
與之相反，華中科技大學的博士們則宣稱 " 首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體 "，公布的視頻中 LK-99 晶體靠近磁鐵時會立起來，雖然不是真正的 " 懸浮 "，但它的角度比原視頻中樣品的磁懸浮角度更大。另一個成功復現了磁懸浮的是來自知乎的 " 半導體與物理 " 賬号，他發布的視頻中，樣品的一端在靠近磁鐵時也會出現抬升。
Bilibili 賬号關山口男子技師視頻截圖
為什麼會出現這種互相矛盾的結果？
首先，需要明确的是，即使出現了磁懸浮現象，也不能夠确認 LK-99 就是超導體，因為它的零電阻性還沒有得到證實。
其次，之所以出現矛盾的結果，恐怕和 LK-99 的制備方法有關。在韓國團隊的論文中，相關的制備方法雖然完整，但仍有語焉不詳之處，最明顯的一點是，将原料放入石英管中時究竟需不需要真空？
出現這種疑問，一方面是因為論文在此處出現了互相矛盾的説法，另外一方面則是有人扒出，早在 2017 年，韓國團隊第一次發現表現出 " 獨特磁性 " 的物質時，就意識到它的產生其實是由于實驗時石英管意外破裂導致的，在此之前，相關實驗進行了 18 年都沒有任何進展。
對實驗步驟的細節疑問還更很多，一般來説，确定生成的物質到底對不對，需要用到 X 射線衍射圖譜對照确認，但值得注意的是，目前公布的結果中，凡使用了 X 射線衍射圖譜對照确認是相同物質的，都沒有觀察到任何超導性。
然而，除了復現實驗結果外，還有人從理論上支持了 LK-99 是超導體的可能性。美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究院在 arXiv 發表了一篇論文宣稱在 LK-99 上發現了費米能級的孤立平帶——具體原理過于復雜就不解釋了，只需要知道他是超導晶體所具有的特性标志就行。
上面所有這些互相矛盾的結果，非但沒有平息，反而放大了圍繞這篇論文的質疑。
質疑的聲音
當然，有質疑是好事，起碼證明熱度确實高。
所有質疑中最明顯的一點是，論文提出的制備路數顯得有點太過兒戲了。
過去凝聚态物理界對室温超導的研究很多，他們的成果大多是圍繞氫化物材料展開的。比如 2018 年，科學家在 190 萬個大氣壓下讓十氫化镧實現了室温超導。今年 3 月，涉嫌數據篡改而被《自然》撤稿過的羅切斯特大學物理學家 Ranga Dias 在 1 萬個大氣壓下實現的室温超導的镥氮氫材料，同樣還是一種氫化物。
而 LK-99 是一種摻雜銅的鉛磷灰石化合物，這麼説起來有點難懂，但簡單一點，你可以理解為它就是一種鉛磷灰石，換而言之，一塊石頭。石頭不僅導電，而且還超導？要知道，鉛原子相對來説比較重，傳統上認為它會抑制，而不是促進電子的配對——而電子的配對是發生超導現象的前提。
另外制作 LK-99 的方法也顯得十分，甚至是過于平常了，雖然不至于到有高中物理化學知識就能做的程度，但起碼是很容易在實驗室復現的，這也正是大家一擁而上去搶着復現的原因，沒辦法，門檻太低了。這過低的門檻就像是在家裏後院土法煉鋼結果最終還真做出來了飛機大炮一樣，怎麼聽都覺得有點民科那意思對不？
實際上有不少物理學家就是這麼覺得的。在論文剛上熱搜時《科學》采訪了幾位物理學家，他們對這篇文章的印象正是缺乏細節，數據草率（sloppy），乍一看像一個真正的物理愛好者做的——這幾乎就是在直接説他們是民科了。
至于在某幾個實驗中，LK-99 表現出來的抗磁性，根據品玩從多個渠道得到的消息來看，也有值得商榷的餘地，立起來，而不是穩定懸浮的 LK-99，既可以解釋為它具有抗磁性，也可以解釋成其中存在不均勻的磁性物質，而正是由于分布不均，才會一側自然翹起——要知道，超導體的磁懸浮具有被稱為磁通釘扎的特性，也就是説，懸浮應該是穩定的，而不是一頭高一頭低。
而美國勞倫斯伯克利國家實驗室的那篇論文，在許多業内人士看來，有點類似先射箭後畫靶——通過計算模拟來觀察特定材料或晶體結構是不是有潛在的超導特性，這是一個被廣泛應用的論文思路，但勞倫斯伯克利國家實驗室的這篇論文看上去是 " 順着結果倒推了原因 "，距理論證明尚有很遠的距離，充其量只是參與了讨論。
" 這個思路是有意義的，但在這個時候被過分放大了。" 一位和品玩讨論這一問題的學界人士表示。
上述這些質疑所形成的輿論，最終導向了陰謀論：韓國人是不是在學術造假？
從目前的情況來看，刻意造假的可能應該可以被排除，畢竟确實有人復現了實驗結果，論文和視頻不可能是完全捏造的，而 LK-99 即便不是超導體，也有可能是一種在室温常壓下的抗磁性材料，這同樣是個重要發現，不過相比超導來説意義就小得多了。
更何況，我們并不能因為 LK-99 看上去路子野、" 像民科 " 就持全盤否定态度。在大部分人并不看好的道路上誕生重大成果這種事在歷史上屢見不鮮，不要説别的，材料學上就有經典案例——石墨烯的誕生就是科學家用膠布貼在石墨片上一下下撕出來的。
無損世界會來臨嗎？
看起來，最終确鑿判定 LK-99 是不是超導體，恐怕還需要一些時間。有人甚至認為這就是韓國團隊着急公布這項技術以至于還發生了内讧的原因（同一天先後有兩篇基本一樣的論文發布了出來，它們的作者并不完全相同，顯然是有人想要争取率先發現這一材料的榮譽），因為他們自己可能也在大規模復現這個實驗上出現了困難。
這種陰謀論的證據之一是，早在幾個月前，LK-99 就注冊了專利，有鑑于室温超導的巨大價值，如果可以成功批量生產 LK-99，恐怕不會有人痛痛快快公布制備的方法，之所以現在公布了出來，顯然是制備方法有問題，與其自己解決，不如大家集思廣益。
韓國團隊論文的作者之一、美國威廉與瑪麗學院物理系教授 Hyun-Tak Kim 曾對媒體表示，LK-99 或許在一個月内就會被復制，團隊成員會對制作的過程提供指導，因此眼下或許還要靜靜等待子彈再飛一會。
掀起這麼大的波瀾，實在是因為超導的前景太過光明，此刻不妨讓我們再度回到文章最開始那個無損世界的想象中去。
一旦室温常壓超導實現，那麼所有的電網都将變得極為簡單，只需要用超導材料傳輸電流即可，不再需要變壓器等所有變電設備。芯片不用再顧及發熱的問題，手機也可以擁有小型超算的能力，量子計算機也不用在低温環境工作——算力瓶頸從此被突破，數字技術迎來大爆炸。由于沒有損耗，超導材料可以制作能量密度比目前任何電池都大得多的儲能設備，只需要很小的電池就能支撐電動車跑一個月甚至更多，再誇張一點説，超導線圈可以讓無線電傳輸效率達到 100%，未來甚至連充電裝置都不需要了，到處将遍布無線充電。交通工具上，磁懸浮列車将成為常态，電磁彈射作為交通工具，可以用比飛機更快地速度在全球穿梭。
人類對能源的利用也将步入新階段，可控核聚變需要的巨大的相當于地球磁場幾十萬倍的強磁場環境可以用超導材料來實現，這樣其内部幾千萬乃至上億攝氏度的等離子體會被成功約束——可控核聚變進程由此将大大提前。
對無損世界的想象看上去絲毫不遜于最奇崛瑰麗的科幻電影，也正因如此，有些人甚至對此充滿懷疑——它實在是過于挑戰人類的常識了，人類真的能抵達一個毫無磨損與消耗的世界嗎？
最近有關超導的讨論中，B 站上有人引用了費曼的一句話：我們正在非常精美的水準上取得對自然界的控制。這是費曼《物理學講義》倒數第二段的一句話。如果室温常壓超導真的實現，不知這位物理學巨匠是否依舊認為人類處于對自然界控制的精美水準上？亦或，我們已經向着更高的水準邁出了決定性的、無法回頭的一步？
