前天晚上我們已經下班在家裏吃火鍋的時候,同事在群裏發,說物理學又颠覆了!羅切斯特大學的物理學家蘭加 · 迪亞斯,在美國物理學會年會(APS)上宣布實現了室溫超導。
上一次物理學 " 被颠覆 " 還是去年可控核聚變。這是 " 奇異點 " 快來了?于是我們趕緊吃完火鍋,想看看這個事兒是什麽情況,看了一晚,跟大家聊聊。
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核心的結論,就寫在這篇售價 40 美金的論文裏。
簡單來說呢,就是迪亞斯團隊發現了一種由氫、氮和镥 ( Lu ) 組成的材料,在大約 21 ℃ 的環境中可以實現超導。
之前的超導,必須在超級超級低的低溫下才能實現。就算是 " 高溫超導材料 ",這個 " 高 " 也隻是高到零下兩百度左右,還是得用上液氮。而現在,21 ℃ 就能超導,就跟北京今天白天的氣溫差不多。
但是!
這裏要說到但是了,你還需要給它們加上一點點 "接近常壓" 的壓強。這個壓強大約爲 10kbar,相當于一萬個大氣壓。
這是什麽概念呢?地球最深處馬裏亞納海溝的水壓,也不過相當于一千個大氣壓而已。迪亞斯團隊是把剛才說的那種材料,扔到金剛石壓砧下面狂壓才得到的。
這個 " 接近常壓 " 并不是調侃啊,在美國物理學會官網的會議通報上,原話就這麽寫的。你可能會想,科學有沒有國界不一定,但标題黨大概是沒有國界的。
其實一萬個大氣壓雖然還是高,但相比之前進步了不少的。比如在 2020 年,迪亞斯就發表過關于常溫超導的論文,當時寫的是要求大約 260 萬個大氣壓,很難實現。而一萬個大氣壓,在實驗室裏是完全可以輕松實現的。這麽一比,是不是覺得不算标題黨?
" 超導 " 是非常非常重要的技術,曆史上一共有 10 位物理學家,因爲研究超導而拿到了諾獎。所以迪亞斯團隊的這個突破,确實是值得整個科學界關注的大新聞。
但是!
又要說但是了 ...... 一些科學界的著名網站報道這件事的時候,你看這個标題,就十分耐人尋味——
另外,兩大著名期刊 Nature 跟 Science 也沒給面子,連個頭版頭條都沒給上。
微博這邊倒是很熱鬧,大半夜的,"超導" 話題上了熱搜。我們點進去想看看是哪家同行的手這麽快,大半夜還在這兒發内容。結果一看,嘿,都擱這炒股呢。還沒等 A 股開盤,甚至連 " 維權群 " 都建好了。
好了,嚴肅點。
回過頭來看這個 " 大新聞 ",爲什麽這些标題都這麽不對味兒呢?是因爲迪亞斯團隊吧,之前的學術口碑出過問題。
剛才說過,在 2020 年,迪亞斯就發表過關于常溫超導的論文,說自己的團隊找到了一種由氫、碳、硫三種元素組成的化合物,能在 15 ℃ 以下、 260 多萬倍大氣壓的環境中,實現超導。
這個實驗在當時,就是人類第一次實現室溫超導,引起了非常高的關注,被《科學》雜志評爲了 "2020 年人類十大科學突破"。
但這篇論文 ...... 後來被撤稿了。因爲迪亞斯發了論文 · 之後,質疑聲一浪高過一浪,理由是迪亞斯論文中的數據太過漂亮,實驗結果不符合物理學常理,甚至有科學家直接懷疑迪亞斯的結果是編的。
領頭的是 "H 因子 " 的創造者喬治 · 赫希——這個 H 因子就是那個衡量科學家的論文質量,引用次數越多代表質量越好的那個指标。
最終,由于迪亞斯并沒能拿出更多令人信服的證據,也沒人能複現出他的實驗結果,所以在 2022 年 9 月,《自然》雜志的編輯不顧包括迪亞斯在内的 9 名作者反對,強行把這篇論文撤回了。
從這個角度來說,這次美國物理學年會,相當于是迪亞斯向科學界宣布 " 我胡漢三又回來了 "。不過赫希就在下面坐着,倆人的演講甚至是前後腳。這應該是活動主辦方專門安排的,看熱鬧不怕事兒大。
所以這次物理學有沒有被颠覆,那有待檢驗。不過這次的文章中給出了不少細節,包括制備方法,大概的化學成分等,所以應該很快會有其他研究組來做重複驗證。讓我們拭目以待。
吃完瓜,我們還是來講一下,超導爲什麽這麽重要。
簡單來說," 超導 " 是指某些物質在低溫下表現出的一種特殊的狀态。在這種狀态下,電子可以在物質内部無阻礙地自由流動。它有兩大特點:"零電阻" 和 "完全抗磁性"。
零電阻的好處很多。比如我們現在輸電時,電線的電阻會損耗很多能量。距離越遠,損耗越多。如果用超導體輸電,那可是真的節能減排了。
" 完全抗磁性 ",是指磁場的磁感線完全無法進入超導體内。如果把磁鐵放到超導體上方,它就會懸浮起來。我們之前去中科院玩兒的時候,就拍了這樣的超導展示裝置。
醫院中的核磁共振儀、磁懸浮列車,還有強子對撞機、可控核聚變這些物理學最前沿的研究,都要用到超導材料。如果常溫超導真的實現,那當然有極高的商業前景。
但是,具體到迪亞斯的這項技術的商業前景上,那又另說了。因爲 " 高溫超導 " 雖然也要求很低的溫度,但這個溫度可以通過液氮實現,而液氮的成本是很低的,跟可樂差不多。
至于一萬個大氣壓,那目前可比液氮難搞多了,想要民用都很難。當然了,也不排除什麽時候他再颠覆一下,搞出真正的常溫常壓超導……
不過目前最重要的,還是看這次的論文,到底能不能經住檢驗。我們也會繼續關注,如果有新的進展出來我們再跟進,就像這次一樣,随便聊聊。如果你有興趣的話,記得點一下關注~