電費(fèi)不要錢、春運(yùn)再也不用人擠人、小學(xué)生手表上都自帶量子計算機(jī)的時代,是否讓人向往?這也許就是近期為什么這么多人關(guān)注室溫超導(dǎo)材料的進(jìn)展。
北京時間7月22日16點(diǎn)左右,韓國量子能源研究中心研究團(tuán)隊發(fā)布了一篇論文,聲稱發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料LK-99,吸引了不少吃瓜群眾。
讓一種材料實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),其實(shí)已經(jīng)有非常明確的方法,要么高壓,要么低溫。
在上海徐匯區(qū)的地下,就已經(jīng)建有一條長達(dá)1.2公里的超導(dǎo)電纜。通過液氮提供零下196℃的低溫,這條電纜實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)。但它修了18年,而且造價不菲。
上海的超導(dǎo)電纜。(圖源:社交媒體)
如果一種常溫常壓下的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)并得以應(yīng)用,那將帶領(lǐng)人類突破能源天花板,進(jìn)入全新的時代。
超乎尋常的主張,需要超乎尋常的證據(jù)。
北京時間8月3日下午17點(diǎn)左右,韓國超導(dǎo)低溫學(xué)會組成的專家驗證委員會稱,LK-99不是常溫超導(dǎo)體。
289小時過去,韓國人自己都“打假”了,全球科技媒體似乎只有少數(shù)國家討論得火熱,超導(dǎo)概念股也已經(jīng)開始普跌,LK-99是不是可以“蓋上棺材板”了?
目前,還有大量的科研團(tuán)隊仍在實(shí)驗過程中,LK-99可能不是常溫超導(dǎo)體,但它也許還有別的用途。
目前的結(jié)論
美國羅切斯特大學(xué)Dias團(tuán)隊同樣聲稱發(fā)現(xiàn)“近常壓室溫超導(dǎo)材料”,而幾個月前,南京大學(xué)的聞海虎教授曾參與“打假”Dias團(tuán)隊的這一發(fā)現(xiàn)。該團(tuán)隊于2020年聲稱,在實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)的材料,至今還未能被其他團(tuán)隊完美復(fù)現(xiàn)。
聞海虎指出,判斷材料是否為超導(dǎo)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(tuán)隊觀測到LK-99具有抗磁性。
8月2日,曲阜師范大學(xué)劉曉兵教授的實(shí)驗結(jié)果顯示,LK-99具有抗磁性,但沒有零電阻特性。
曲阜師范大學(xué)的實(shí)驗視頻截圖。(圖源:b站)
8月3日上午,東南大學(xué)孫悅教授和施智祥教授團(tuán)隊的最新實(shí)驗結(jié)果顯示,LK-99不抗磁,室溫下電阻不為零,除非把溫度降低至110K(零下163.15攝氏度)。
8月3日下午17點(diǎn),韓國超導(dǎo)低溫學(xué)會組成的專家驗證委員會稱,LK-99不是常溫超導(dǎo)體。
在海外,美國、俄羅斯和印度等國的幾個團(tuán)隊,也均未能得出“LK-99能夠達(dá)成室溫超導(dǎo)”的結(jié)果。
截至發(fā)稿,時代周報記者在論文預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上搜索7月22日之后發(fā)布與LK-99相關(guān)論文的作者和團(tuán)隊,致電了包括上述3個團(tuán)隊在內(nèi)的國內(nèi)9個參與理論推演和實(shí)驗驗證的團(tuán)隊,均未得到電話和郵件回復(fù),或被婉拒了采訪請求。
此外,新加坡國立大學(xué)一個參與復(fù)現(xiàn)LK-99的團(tuán)隊則回復(fù)稱,“抱歉,我們幫不上忙。”
先別急著失望,或是開始懷疑科學(xué)家們在做無用功。這些結(jié)論不是終點(diǎn),LK-99展現(xiàn)出的一些特性仍有研究價值。
自從1911年荷蘭科學(xué)家翁納斯在零下269攝氏度的條件下觀測到汞的超導(dǎo)電性以來,如何在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)一直是100多年來學(xué)界追求的目標(biāo)。
這100多年里,學(xué)界總是能冒出“實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)”的論文標(biāo)題,但至今還沒有任何一個有實(shí)際應(yīng)用價值的成果能夠真正走出實(shí)驗室,改善人們的生活。
韓國團(tuán)隊聲稱LK-99實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的視頻截圖。(圖源:社交媒體)
他們的結(jié)果不是存在實(shí)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度和超導(dǎo)特性,達(dá)到替代銅線電纜的程度。
這不是科學(xué)家們不夠努力,許多人可能不知道的是,關(guān)于物質(zhì)為何能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),物理學(xué)領(lǐng)域還沒法完全用理論指導(dǎo)實(shí)踐。
上世紀(jì)70年代,有科學(xué)家解釋了金屬為何出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象,獲得了諾貝爾獎。但后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),超導(dǎo)現(xiàn)象不僅僅可以發(fā)生在金屬材料上,詭異如石墨烯,甚至能在超導(dǎo)和絕緣之間瞬間切換,此前的諾獎理論也就不適用了。
這意味著,材料物理領(lǐng)域?qū)τ诔瑢?dǎo)材料的嘗試,很多時候真的就像是古代煉金術(shù),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(fā)、胡子、馬鬃……
而超導(dǎo)材料領(lǐng)域的幾次重大突破,還真都是外行人的偶然發(fā)現(xiàn),包括超導(dǎo)陶瓷。
在理論缺失的背景下,正是實(shí)驗物理學(xué)家大放異彩的領(lǐng)域。
現(xiàn)有的超導(dǎo)材料想要走出實(shí)驗室,有著許多難題。而LK-99只要在溫度、壓力、原料成本、制備難度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面,任意一點(diǎn)比現(xiàn)有材料有顯著優(yōu)勢,就可能成為一種有用的材料。
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(guān)LK-99是否為室溫超導(dǎo)的問題,已經(jīng)經(jīng)過了多層反轉(zhuǎn),時代周報記者梳理了這一事件的始末。
7月22日,當(dāng)韓國團(tuán)隊發(fā)表論文時,學(xué)界是普遍保持著懷疑態(tài)度的。
在一眾極其專業(yè)如《金屬間化合物L(fēng)aFeSi及其衍生超導(dǎo)化合物L(fēng)aFeSiH和LaFeSiO的晶格動力學(xué)》的標(biāo)題中間,這篇名為《第一個室溫常壓超導(dǎo)體》的論文,顯得十分外行又兒戲。
隨后,這個韓國團(tuán)隊內(nèi)部爭名奪利的八卦不斷曝出,論文重復(fù)發(fā)表又申請撤回的迷惑操作,吸引了第一批好事者前來吃瓜。
這篇論文的標(biāo)題實(shí)在是不常見。(圖源:arxiv)
但人們很快發(fā)現(xiàn),韓國團(tuán)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(wǎng)友描述為一種高中實(shí)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(jī)會很快吸引了中、美、俄、印的幾個科學(xué)團(tuán)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(shí)驗室(LBNL)的研究員格里芬發(fā)文,從理論上解讀了LK-99的超導(dǎo)可行性,聲稱該材料顯示出有趣的結(jié)構(gòu)和電子特性,這些特性與高溫超導(dǎo)體具有共同的特征(高于零下269攝氏度通常被稱為高溫超導(dǎo))。但該材料的合成難度非常大,很可能只有一小部分晶體的銅位于正確的位置。
格里芬的論文堅定了輿論認(rèn)為LK-99就是室溫超導(dǎo)材料的信心。
同期,中國科學(xué)院金屬研究所的孫巖研究員、劉培濤研究員,西安西北大學(xué)的司良教授團(tuán)隊等,也都從理論上推測LK-99可能具有室溫超導(dǎo)的特性。
論文發(fā)布一周后,本已不抱什么期待的公眾輿論,被華中科技大學(xué)的一則實(shí)驗結(jié)果所點(diǎn)燃。
8月1日,b站up主“關(guān)口山男子技師”發(fā)布了一則視頻,展示了他所在實(shí)驗室制備的LK-99出現(xiàn)了抗磁性——這是證明該材料能夠在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的關(guān)鍵一步。
華科大的實(shí)驗視頻截圖。(圖源:b站:關(guān)口山男子技師)
視頻下方的簡介中描述,“本次實(shí)驗由華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)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(tuán)隊中的第一作者)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無接觸超導(dǎo)磁懸浮。”
就連時下大火的“ChatGPT之父”、AI target=_blank class=infotextkey>OpenAI首席執(zhí)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(guān)注馬斯克與扎克伯格約架這種八卦,轉(zhuǎn)而為室溫超導(dǎo)這種真正可以改變世界的事情而興奮。
同時,奧特曼也調(diào)侃道,很多投機(jī)者已經(jīng)開始趁機(jī)給資本畫餅了。他指出,很多突然冒出來的創(chuàng)業(yè)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(jīng)驗。
網(wǎng)友P圖描述科技圈的風(fēng)向,從AI改變世界,轉(zhuǎn)到超導(dǎo)改變世界。(圖源:社交媒體)
奧特曼和一眾科技圈、投資圈大佬下場圍觀,使得輿論對于LK-99的關(guān)注度上升到了極點(diǎn)。中、美市場上的超導(dǎo)概念股開始瘋漲,不少投資機(jī)構(gòu)紛紛有模有樣地開始召開“室溫超導(dǎo)說明會”展望未來。
“關(guān)口山男子技師”的視頻也很快得到900多萬的播放量。
盡管吸引了國內(nèi)外的網(wǎng)民來到視頻下方打卡合影“見證歷史”,但華科大的實(shí)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跡象。
博主“關(guān)口山男子技師”也安撫吃瓜群眾們先別急,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(shí)驗,該團(tuán)隊正在加急做新的晶體。
隨后,其他團(tuán)隊的新證據(jù)也陸續(xù)出爐,資本市場在兩天內(nèi)似乎就開始從超導(dǎo)概念股中撤退。
有股民大喊退錢,有網(wǎng)民大叫烏龍,只有科學(xué)家們?nèi)栽趷烆^做實(shí)驗,科學(xué)愛好者們在主動追蹤科研進(jìn)度。創(chuàng)新與科研所需的時間與試錯,不應(yīng)被貶低。