本文來源:時代周報 作者:劉沐軒
電費不要錢、春運再也不用人擠人、小學生手表上都自帶量子計算機的時代,是否讓人向往?這也許就是近期爲什麽這麽多人關注室溫超導材料的進展。
北京時間 7 月 22 日 16 點左右,韓國量子能源研究中心研究團隊發布了一篇論文,聲稱發現室溫超導材料 LK-99,吸引了不少吃瓜群衆。
讓一種材料實現超導,其實已經有非常明确的方法,要麽高壓,要麽低溫。
在上海徐彙區的地下,就已經建有一條長達 1.2 公裏的超導電纜。通過液氮提供零下 196 ℃的低溫,這條電纜實現了超導。但它修了 18 年,而且造價不菲。
上海的超導電纜。(圖源:社交媒體)
如果一種常溫常壓下的超導材料被發現并得以應用,那将帶領人類突破能源天花闆,進入全新的時代。
超乎尋常的主張,需要超乎尋常的證據。
北京時間 8 月 3 日下午 17 點左右,韓國超導低溫學會組成的專家驗證委員會稱,LK-99 不是常溫超導體。
289 小時過去,韓國人自己都 " 打假 " 了,全球科技媒體似乎隻有少數國家讨論得火熱,超導概念股也已經開始普跌,LK-99 是不是可以 " 蓋上棺材闆 " 了?
目前,還有大量的科研團隊仍在實驗過程中,LK-99 可能不是常溫超導體,但它也許還有别的用途。
目前的結論
美國羅切斯特大學 Dias 團隊同樣聲稱發現 " 近常壓室溫超導材料 ",而幾個月前,南京大學的聞海虎教授曾參與 " 打假 "Dias 團隊的這一發現。該團隊于 2020 年聲稱,在實驗中發現的材料,至今還未能被其他團隊完美複現。
聞海虎指出,判斷材料是否爲超導體需要具備兩個條件:零電阻和完全抗磁性,而 LK-99 并沒有滿足這些條件。
8 月 1 日,華科大常海欣教授團隊觀測到LK-99具有抗磁性。
8 月 2 日,曲阜師範大學劉曉兵教授的實驗結果顯示,LK-99具有抗磁性,但沒有零電阻特性。
曲阜師範大學的實驗視頻截圖。(圖源:b 站)
8 月 3 日上午,東南大學孫悅教授和施智祥教授團隊的最新實驗結果顯示,LK-99不抗磁,室溫下電阻不爲零,除非把溫度降低至 110K(零下 163.15 攝氏度)。
8 月 3 日下午 17 點,韓國超導低溫學會組成的專家驗證委員會稱,LK-99 不是常溫超導體。
在海外,美國、俄羅斯和印度等國的幾個團隊,也均未能得出 "LK-99 能夠達成室溫超導 " 的結果。
截至發稿,時代周報記者在論文預印本網站 arXiv 上搜索 7 月 22 日之後發布與 LK-99 相關論文的作者和團隊,緻電了包括上述 3 個團隊在内的國内 9 個參與理論推演和實驗驗證的團隊,均未得到電話和郵件回複,或被婉拒了采訪請求。
此外,新加坡國立大學一個參與複現 LK-99 的團隊則回複稱," 抱歉,我們幫不上忙。"
先别急着失望,或是開始懷疑科學家們在做無用功。這些結論不是終點,LK-99 展現出的一些特性仍有研究價值。
自從 1911 年荷蘭科學家翁納斯在零下 269 攝氏度的條件下觀測到汞的超導電性以來,如何在室溫下實現超導一直是 100 多年來學界追求的目标。
這 100 多年裏,學界總是能冒出 " 實現室溫超導 " 的論文标題,但至今還沒有任何一個有實際應用價值的成果能夠真正走出實驗室,改善人們的生活。
韓國團隊聲稱 LK-99 實現超導的視頻截圖。(圖源:社交媒體)
他們的結果不是存在實驗誤差,就是得有極其苛刻的壓力和溫度條件,抑或是制造出的材料還不足沙粒大小,做大了也無法維持結構強度和超導特性,達到替代銅線電纜的程度。
這不是科學家們不夠努力,許多人可能不知道的是,關于物質爲何能實現超導,物理學領域還沒法完全用理論指導實踐。
上世紀 70 年代,有科學家解釋了金屬爲何出現超導現象,獲得了諾貝爾獎。但後來科學家們發現,超導現象不僅僅可以發生在金屬材料上,詭異如石墨烯,甚至能在超導和絕緣之間瞬間切換,此前的諾獎理論也就不适用了。
這意味着,材料物理領域對于超導材料的嘗試,很多時候真的就像是古代煉金術,抑或是愛迪生那個流傳甚廣的故事:測試幾千種材料去做燈絲,其中還包括了外行人也覺得離譜的頭發、胡子、馬鬃……
而超導材料領域的幾次重大突破,還真都是外行人的偶然發現,包括超導陶瓷。
在理論缺失的背景下,正是實驗物理學家大放異彩的領域。
現有的超導材料想要走出實驗室,有着許多難題。而 LK-99 隻要在溫度、壓力、原料成本、制備難度、結構強度等方面,任意一點比現有材料有顯著優勢,就可能成爲一種有用的材料。
目前,起碼制備 LK-99 的原材料很便宜。
輿論與資本的狂歡
有關 LK-99 是否爲室溫超導的問題,已經經過了多層反轉,時代周報記者梳理了這一事件的始末。
7 月 22 日,當韓國團隊發表論文時,學界是普遍保持着懷疑态度的。
在一衆極其專業如《金屬間化合物 LaFeSi 及其衍生超導化合物 LaFeSiH 和 LaFeSiO 的晶格動力學》的标題中間,這篇名爲《第一個室溫常壓超導體》的論文,顯得十分外行又兒戲。
随後,這個韓國團隊内部争名奪利的八卦不斷曝出,論文重複發表又申請撤回的迷惑操作,吸引了第一批好事者前來吃瓜。
這篇論文的标題實在是不常見。(圖源:arxiv)
但人們很快發現,韓國團隊所描述的 " 神奇材料 "LK-99 居然是一種銅摻雜的鉛磷灰石。制備所需的原料既便宜又常見,被部分網友描述爲一種高中實驗室都做得出來的材料。
不需要昂貴的儀器和原料,便可制造出這種具有諾獎潛力的新材料。這樣的機會很快吸引了中、美、俄、印的幾個科學團隊,嘗試驗證該材料的可靠性。
7 月 31 日,美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)的研究員格裏芬發文,從理論上解讀了 LK-99 的超導可行性,聲稱該材料顯示出有趣的結構和電子特性,這些特性與高溫超導體具有共同的特征(高于零下 269 攝氏度通常被稱爲高溫超導)。但該材料的合成難度非常大,很可能隻有一小部分晶體的銅位于正确的位置。
格裏芬的論文堅定了輿論認爲 LK-99 就是室溫超導材料的信心。
同期,中國科學院金屬研究所的孫岩研究員、劉培濤研究員,西安西北大學的司良教授團隊等,也都從理論上推測 LK-99 可能具有室溫超導的特性。
論文發布一周後,本已不抱什麽期待的公衆輿論,被華中科技大學的一則實驗結果所點燃。
8 月 1 日,b 站 up 主 " 關口山男子技師 " 發布了一則視頻,展示了他所在實驗室制備的 LK-99 出現了抗磁性——這是證明該材料能夠在室溫下實現超導的關鍵一步。
華科大的實驗視頻截圖。(圖源:b 站:關口山男子技師)
視頻下方的簡介中描述," 本次實驗由華中科技大學材料學院博士後武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導下,成功首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體,該晶體懸浮的角度比 Sukbae Lee(韓國團隊中的第一作者)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。"
就連時下大火的 "ChatGPT 之父 "、OpenAI 首席執行官山姆 · 奧特曼都來湊熱鬧。他在社交媒體上稱,科技圈終于不再關注馬斯克與紮克伯格約架這種八卦,轉而爲室溫超導這種真正可以改變世界的事情而興奮。
同時,奧特曼也調侃道,很多投機者已經開始趁機給資本畫餅了。他指出,很多突然冒出來的創業公司在招聘郵件中,居然要求求職者擁有 2 年以上研究 LK-99 的經驗。
網友 P 圖描述科技圈的風向,從 AI 改變世界,轉到超導改變世界。(圖源:社交媒體)
奧特曼和一衆科技圈、投資圈大佬下場圍觀,使得輿論對于 LK-99 的關注度上升到了極點。中、美市場上的超導概念股開始瘋漲,不少投資機構紛紛有模有樣地開始召開 " 室溫超導說明會 " 展望未來。
" 關口山男子技師 " 的視頻也很快得到 900 多萬的播放量。
盡管吸引了國内外的網民來到視頻下方打卡合影 " 見證曆史 ",但華科大的實驗還未能證明 LK-99 具有完全抗磁性,僅僅是觀測到了有符合條件的迹象。
博主 " 關口山男子技師 " 也安撫吃瓜群衆們先别急,目前合成出的 LK-99 晶體僅有幾十微米大,太小了無法完成其他實驗,該團隊正在加急做新的晶體。
随後,其他團隊的新證據也陸續出爐,資本市場在兩天内似乎就開始從超導概念股中撤退。
有股民大喊退錢,有網民大叫烏龍,隻有科學家們仍在悶頭做實驗,科學愛好者們在主動追蹤科研進度。創新與科研所需的時間與試錯,不應被貶低。