这篇文章替你揭下室温超导的神秘面纱
撰文 / 梁卫平
编辑 / 孟 为
设计 / 师 超
来源 / The Verge；作者/ Justine Calma
图源 / Hyun-Tak Kim 上传至 ScienceCast 的视频截图
开发出这种材料的研究人员说，这证明 LK-99 是世界上第一个室温超导体。专家们对此持怀疑态度。
如果你相信炒作，那么 LK-99 可能是革命性的发明创造。
室温超导被认为是一种完美的超导体，可以帮助核聚变成为现实，并使悬浮列车成为一种简单的通勤方式。至少社交媒体上是这么传的——但许多专家对这一新发现的看法并非如此。
LK-99在网络社交媒体Twitter（目前改名为X）、Twitch和Reddit上掀起了热潮，被誉为“一生中的物理学突破”。学术研究人员和热心科技的业余爱好者都在争先恐后地通过手工制作 LK-99 来验证它是否合理。这样，他们就能弄清 LK-99 是否真的具有超能力，如同今年7月22日最早提出室温超导的韩国研究人员发表的有争议的论文中所描述的那样。
这就是社交媒体上疯传的故事——但许多专家并不这么认为。
通过采访该领域的几位专家，The Verge试图将科学与炒作区分开来。虽然他们很希望看到这种超导体——一种能在室温常压下实现零电阻导电的超导体获得成功，但他们对此持怀疑态度。
可以肯定的是，我们仍在等待所有试图验证 LK-99 存在的人给出更明确的答案。我们还想知道，如果 LK-99 真的能实现预期效果，接下来会发生什么？
LK-99 是什么？
它看起来可能像任何老式深灰色岩石，但从技术上讲，LK-99 是一种由铅、氧和磷“掺杂”（或注入）了铜的多晶体材料。一组研究人员在 7 月22日发表了关于发现 LK-99 的论文，并将其称为“一个全新的历史事件，为人类开启了一个新纪元”，从而掀起了一阵狂热关注。
这些论文的主要作者来自韩国量子能源研究中心，他们声称 LK-99 是世界上第一个室温常压超导体。换句话说，它可以在正常环境中毫无阻力地导电。
用西斯尊主（出自星球大战系列，拥有强大的黑暗面原力）的话来说，消除电阻就是一切。如今，由于低效材料存在电阻，这使电网和电子设备浪费了大量电力。
为什么 LK-99 具有如此重要的潜在价值？
当然世界上还存在其他超导体。它们被用于磁共振成像（MRI）机、量子计算机和核聚变装置。但这些超导体只能在非常低的温度零下一百几十度，或极其高的高压几百万个大气压下工作。这使得它们在大多数日常应用中使用起来过于困难和昂贵。
“技术上可行的室温超导不仅是诺贝尔奖要颁给它。”牛津大学材料学教授、应用超导中心主任克里斯·格罗夫纳（Chris Grovenor）说，“如果你申请了专利，室温超导的价值将无法估量。它在很多方面都具有变革性。”
为什么科学界对此持怀疑态度？
出名的LK-99 首先出现在预印本（未经同行评审的研究论文）中。新研究的黄金标准，或多或少是在知名的同行评审期刊上发表。7 月底，两篇论文发表在免费开放的arXiv 在线预印本存储库上，这上面的论文虽然经过了一定审核，但并未经过正式的同行评审。今年早些时候，《韩国晶体生长与晶体技术杂志》（Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology）上也发表了一篇相关研究。
这使得我们现在看到的试图复制这些预印本中研究结果的努力，变得至关重要。但这并不是唯一让专家们感到担忧的问题。他们在接受媒体采访时提出了一系列担忧。
首先，数据不一致，两份预印本相互矛盾。据报道，作者之间也有冲突（一篇论文有三位作者，另一篇有六位）。另一篇论文的一位作者告诉New Scientist，作者较少的预印本包含“许多缺陷”。这位作者是威廉玛丽大学物理研究教授 Hyun-Tak Kim，他还表示，预印本未经他的许可就被上传到了 arXiv 上。当媒体联系他们时，Kim教授和其他论文的通讯作者都没有回应。
实验操作过程有多项指标不能称得上完美
格罗夫纳指出，研究人员没有进行热异常测试，而这是研究这类材料的主要实验室的标准测试。他说：“所有被证明是超导体的超导体都会出现这种比热异常。如果没有比热异常，它就不是超导体。”
伊利诺伊大学巴纳-香槟分校的凝聚态物理学家纳迪娅·梅森（Nadya Mason）认为，预印本对“零”电阻的定义也不够精确。超导体的电阻应该为零，但预印本中显示的“零”是一个刻度，这就很难判断 LK-99 是真正的完美超导体，还是只是一个非常好的导体。
梅森说：“金属是一种非常、非常、非常、非常好的导体。但它仍不完美。热量会损失大量能量。这就是为什么我们的笔记本电脑会发热，也是为什么你会在电网中损失这么多能量。所以，是完美导体还是非常好的导体真的很重要。”
“LK-99 的构件也让人瞠目结舌。与许多由金属制成的超导体不同，它一开始是一种不导电的矿物。”阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）杰出研究员、材料科学部前主任迈克尔·诺曼（Michael Norman）说：“当你从一块石头开始时，你很可能会以一块石头结束。向材料中掺入铜应该是使其发生变化的原因，但目前还不清楚铜应该到哪里去，也不清楚它是如何将岩石变成超导体的。”
“这一发现完全出乎意料。”美国国家高磁场实验室（National High Magnetic Field Laboratory）首席材料科学家、FAMU-FSU工程学院教授大卫·拉巴莱斯蒂尔（David Larbalestier）说，“老实说，我不知道在这种（矿物）中掺入铜的想法是什么。”
对 LK-99 做出最终结论还为时过早
复制 LK-99 并证明它成功具有超导性的努力到达什么程度？
研究 LK-99 是否不负众望，不仅仅是大型研究实验室在努力。LK-99是由相对简单的成分制成，而且不需要极端的温度或压力，因此其他有机会获得并拥有合适设备的人也在跃跃欲试。据Wired报道，一家太空研究初创公司的工程师一直在 Twitch 上直播他的操作过程（该网站已下线这段视频）。
专家们告诉记者，现在就对 LK-99 做出最终结论还为时过早。不过，一些早期成果已经在社交媒体上吸引了人们的眼球。
8月1日，一段由华中科技大学研究团队制作的LK-99悬浮视频在网上疯传。当材料释放磁场时，漂浮在磁铁上方是二磁性的标志。这是超导体的一个典型特征，通过一种叫做迈斯纳效应的现象实现的，首次报道 LK-99 的作者还附上了一段它部分悬浮的视频。
值得注意的是，仅有悬浮现象并不能使某物成为超导体。它还必须在严格的测试中显示出零电阻。其他东西悬浮是因为它们具有二磁性，比如石墨，而LK-99可能只是一种新型的二磁性材料。
此后，一些研究小组在 arXiv 上发表了其他预印本，称他们已经制作了 LK-99 样品，但并未发现它在室温下是一种超导体。格罗夫纳指出了一份来自印度 CSIR 国家物理实验室的预印本，他说这份预印本“质量很好，也很合理”。
劳伦斯伯克利大学材料科学家西内德·格里芬（Sinéad Griffin）在推特上发布了自己的分析报告，并配上了奥巴马摔话筒的 GIF 图。只是，这并不是格里芬在论文中想要表达的意思。她后来澄清说：“TLDR：我的论文并没有证明或给出超导性的证据。我的论文只是说，如果在掺入 LK-99 时将铜放在特定的位置，这种材料就会显示出前景，但如果铜放在错误的位置，就不会发生什么特别的事情。”
其他知名机构也尚未分享他们的成果，包括美国阿贡国家实验室和 FAMU-FSU 工程学院的研究人员。“在一两周内，我们将有 20、30、40、50 或 100 个实验室完成各种合成。所以很快就会有结果了。” 拉巴莱斯蒂尔说。
在 LK-99 之前，我们不是听说过关于室温超导体的一些戏剧性事件吗？
戏剧性事件确实不少。早在 2020 年，罗切斯特大学的一个研究小组就说，他们发现了一种由氢、硫和碳制成的室温超导体。但这项发表在著名期刊《自然》（Nature）上的研究后来因编辑指出研究数据的处理方式存在问题而被撤回。
罗切斯特的研究人员再次尝试。今年 3 月，他们发表了另一篇论文，介绍了一种由氮、氢和稀土金属镥制成的室温超导体。他们以《星际迷航》中一种能形成黑洞的虚构材料命名这种超导体为“红物质”（Reddmatter）。这篇论文仍在接受审查，尤其是其中一位来自罗切斯特的主要研究人员在其他工作中面临着剽窃和编造数据的指控。
“这对这个领域来说不是好事。这让我们对人们无法复制数据的说法和案例，非常非常警惕。”梅森说，“科学是通过复制以及我们相互开放和测试彼此结果的能力来发挥作用的。”
这会立即改变我们的生活吗？
如果 LK-99 真的是室温超导体呢？这会立即改变我们的生活吗？
假设一两周后，有人设法制造出一批 LK-99，通过了所有超导测试。然后呢？这仍然不能保证 LK-99 会彻底改变一切与电力有关的行业。
“如果不能制造出来，它就是实验室里的奇物，会获得诺贝尔奖的奇物，但它仍然是奇物。从一种人人都会为之兴奋的物理实验材料，到工程师会说，‘是的，我要买它，把它装进我的机器里’的材料，实现这个目标还有很长的路要走。”格罗夫纳说。
格罗夫纳说：“已知的超导体有数千种......我们之所以使用四种，是因为它们是可以工程化、批量化生产的超导体，其成本使它们能够应用于人们愿意付费购买的实际系统中。”
“室温超导可能只是一种魔法。”
图源：Mark Garlick/Science Photo Library
LK-99可能很难加工，因为它是一种矿物，而不是一种可塑金属，比如说，你可以把它缠绕成金属丝。20 世纪 80 年代的一项重大发现使超导体可以在比以前更高的温度下工作，但要找到实际应用需要更长的时间，部分原因是这种材料是脆性陶瓷。
那么，我们什么时候才能在现实世界中看到室温超导体呢？
The Verge 采访过的专家中，没有一位能估计出我们何时能看到革命性的室温超导体。“它可能只是一种魔法，一种神奇的独角兽，并不真实存在。”格罗夫纳说，“我们无权期待有神奇的东西存在。”
即使从未发现室温超导体，我们仍有可能看到因它带来的一些东西。想想完美高效的超导电网和更强大的医疗成像设备。这些发展可能有赖于更多的渐进式改进，使现有超导材料的制造成本更低，更易于调配。
“我们可以做出很大的改进，但这些改进并不是发明一种室温超导体。”格罗夫纳说，“使用它们是在更有效地利用我们现有的超导体。”