室温超导离我们还有多远

——漫谈将会为人类社会带来革命性变化的常温超导（简写版）

文/陈思进

近日，罗彻斯特大学的兰加·迪亚斯教授在美国物理学会会议上宣布，在近环境压强下实现了室温超导。随后，我国南京大学超导物理和材料研究中心提交一篇新论文，证伪了迪亚斯的实验结果。全球热议的室温超导新突破被证伪后，我们距离室温超导究竟还有多远？

不同元素可在不同温度下实现超导

超导是指材料在低于某个温度时电阻变为零的现象。如果某种超导材料通过电流而不会有任何电阻的电流传输，那么这“某个温度”就被称为超导转变温度。

出现超导时一般会存在两个现象，一是电阻为零；二是完全的抗磁性。也就是说，当材料在一般状态时，金属磁感线可以穿过它，但是一旦进入超导状态，磁感线就被排挡在外，此时就会产生一股巨大的甚至是它自身重量几百倍的排斥力，足以将该材料推起来。磁悬浮则是利用了该原理。

1911年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在实验室中发现超导现象，并因此获得了1913年的诺贝尔物理学奖。昂内斯是在零下269摄氏度（接近绝对零度）的温度下，发现的水银超导现象。

之后，科学家逐渐发现，目前的118种元素，通过不同的元素搭配，能在不同的温度下实现超导。经过多年的努力，超导的温度从接近绝对零度上升到零下200摄氏度、零下150摄氏度等。

科学家还发现，超导现象可在各种不同的材料上发生，包括单纯的元素如锡和铝，以及各种金属合金和一些经过布涂（需确认）的半导体材料。 但是，超导现象不会发生在贵金属如金和银上，也不会发生在大部分的磁性金属材料上。

超导在医学、交通等领域广泛应用

由于超导材料的电阻为零，这意味着在超导材料中通过电流不会损失能量，因此可以连续流动而不需要输入任何外部能量。基于该特性，超导材料在电力传输和磁共振成像（MRI）等领域中有着广泛的应用。

超导现象的发现给物理学带来了重大的贡献，也推动了科学技术的发展。例如，超导技术在MRI中得到广泛应用。MRI利用了超导材料在外部磁场下的特殊性质，可以在不使用有害的放射性物质的情况下生成人体内部的高分辨率图像。此外，超导材料还在高速列车、飞行器和电力输电等领域中得到广泛应用。

然而，超导材料的应用仍然受到一些条件限制，如材料制备的成本和需要极低的温度才能实现超导等。近年来，科学家们对高温超导材料进行了研究，这些材料可以在相对较高的温度下实现超导。这种研究为超导材料的应用提供了新的机会和挑战，也推动了超导技术的进一步发展。

总之，超导是一种令人兴奋的现象，它在医学和工程等领域中具有极其重要的应用，甚至将会为我们的生活和工作带来革命性的变化。

室温超导将带来能源自由

室温超导给我们带来无限遐想。以磁悬浮列车为例，如果能实现室温超导，目前使用的汽油、柴油甚至新能源电动车等交通工具将面临淘汰，人们只需要在地底下埋上磁感线圈，车辆便可以用上磁悬浮，而且这些交通工具可使用直流电来代替交流电。

一旦实现室温超导，将会给人类社会带来什么变化？

首先，超导材料可以在电力传输中减少能量的损失。如果实现室温超导，我们将能够制造更为高效的电力输送系统，这将减少能源浪费和环境污染。

其次，在当前的电子设备中，电阻会导致能量浪费和热量产生，从而限制了其性能。如果实现室温超导，我们可以开发更高效、更快速和更强大的电子设备。

第三，由于超导材料可以在磁场中产生极强的力，如果实现室温超导，我们将能够建造更快速、更安全和更环保的列车和飞行器。

总而言之，室温超导一旦实现，将会推动人类进入到能源自由的新时代。

2023年03月26日写于多伦多安大略湖畔