撰文 / 梁衛(wèi)平

編輯 / 孟 為

設(shè)計 / 師 超

來源 / The Verge；作者/ Justine Calma

圖源 / Hyun-Tak Kim 上傳至 ScienceCast 的視頻截圖

開發(fā)出這種材料的研究人員說，這證明 LK-99 是世界上第一個室溫超導(dǎo)體。專家們對此持懷疑態(tài)度。

如果你相信炒作，那么 LK-99 可能是革命性的發(fā)明創(chuàng)造。

室溫超導(dǎo)被認(rèn)為是一種完美的超導(dǎo)體，可以幫助核聚變成為現(xiàn)實，并使懸浮列車成為一種簡單的通勤方式。至少社交媒體上是這么傳的——但許多專家對這一新發(fā)現(xiàn)的看法并非如此。

LK-99在網(wǎng)絡(luò)社交媒體Twitter（目前改名為X）、Twitch和Reddit上掀起了熱潮，被譽為“一生中的物理學(xué)突破”。學(xué)術(shù)研究人員和熱心科技的業(yè)余愛好者都在爭先恐后地通過手工制作 LK-99 來驗證它是否合理。這樣，他們就能弄清 LK-99 是否真的具有超能力，如同今年7月22日最早提出室溫超導(dǎo)的韓國研究人員發(fā)表的有爭議的論文中所描述的那樣。

這就是社交媒體上瘋傳的故事——但許多專家并不這么認(rèn)為。

通過采訪該領(lǐng)域的幾位專家，The Verge試圖將科學(xué)與炒作區(qū)分開來。雖然他們很希望看到這種超導(dǎo)體——一種能在室溫常壓下實現(xiàn)零電阻導(dǎo)電的超導(dǎo)體獲得成功，但他們對此持懷疑態(tài)度。

可以肯定的是，我們?nèi)栽诘却性噲D驗證 LK-99 存在的人給出更明確的答案。我們還想知道，如果 LK-99 真的能實現(xiàn)預(yù)期效果，接下來會發(fā)生什么？

LK-99 是什么？

它看起來可能像任何老式深灰色巖石，但從技術(shù)上講，LK-99 是一種由鉛、氧和磷“摻雜”（或注入）了銅的多晶體材料。一組研究人員在 7 月22日發(fā)表了關(guān)于發(fā)現(xiàn) LK-99 的論文，并將其稱為“一個全新的歷史事件，為人類開啟了一個新紀(jì)元”，從而掀起了一陣狂熱關(guān)注。

這些論文的主要作者來自韓國量子能源研究中心，他們聲稱 LK-99 是世界上第一個室溫常壓超導(dǎo)體。換句話說，它可以在正常環(huán)境中毫無阻力地導(dǎo)電。

用西斯尊主（出自星球大戰(zhàn)系列，擁有強大的黑暗面原力）的話來說，消除電阻就是一切。如今，由于低效材料存在電阻，這使電網(wǎng)和電子設(shè)備浪費了大量電力。

為什么 LK-99 具有如此重要的潛在價值？

當(dāng)然世界上還存在其他超導(dǎo)體。它們被用于磁共振成像（MRI）機、量子計算機和核聚變裝置。但這些超導(dǎo)體只能在非常低的溫度零下一百幾十度，或極其高的高壓幾百萬個大氣壓下工作。這使得它們在大多數(shù)日常應(yīng)用中使用起來過于困難和昂貴。

“技術(shù)上可行的室溫超導(dǎo)不僅是諾貝爾獎要頒給它。”牛津大學(xué)材料學(xué)教授、應(yīng)用超導(dǎo)中心主任克里斯·格羅夫納（Chris Grovenor）說，“如果你申請了專利，室溫超導(dǎo)的價值將無法估量。它在很多方面都具有變革性?！?/p>

為什么科學(xué)界對此持懷疑態(tài)度？

出名的LK-99 首先出現(xiàn)在預(yù)印本（未經(jīng)同行評審的研究論文）中。新研究的黃金標(biāo)準(zhǔn)，或多或少是在知名的同行評審期刊上發(fā)表。7 月底，兩篇論文發(fā)表在免費開放的arXiv 在線預(yù)印本存儲庫上，這上面的論文雖然經(jīng)過了一定審核，但并未經(jīng)過正式的同行評審。今年早些時候，《韓國晶體生長與晶體技術(shù)雜志》（Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology）上也發(fā)表了一篇相關(guān)研究。

這使得我們現(xiàn)在看到的試圖復(fù)制這些預(yù)印本中研究結(jié)果的努力，變得至關(guān)重要。但這并不是唯一讓專家們感到擔(dān)憂的問題。他們在接受媒體采訪時提出了一系列擔(dān)憂。

首先，數(shù)據(jù)不一致，兩份預(yù)印本相互矛盾。據(jù)報道，作者之間也有沖突（一篇論文有三位作者，另一篇有六位）。另一篇論文的一位作者告訴New Scientist，作者較少的預(yù)印本包含“許多缺陷”。這位作者是威廉瑪麗大學(xué)物理研究教授 Hyun-Tak Kim，他還表示，預(yù)印本未經(jīng)他的許可就被上傳到了 arXiv 上。當(dāng)媒體聯(lián)系他們時，Kim教授和其他論文的通訊作者都沒有回應(yīng)。

實驗操作過程有多項指標(biāo)不能稱得上完美

格羅夫納指出，研究人員沒有進行熱異常測試，而這是研究這類材料的主要實驗室的標(biāo)準(zhǔn)測試。他說：“所有被證明是超導(dǎo)體的超導(dǎo)體都會出現(xiàn)這種比熱異常。如果沒有比熱異常，它就不是超導(dǎo)體?！?/p>

伊利諾伊大學(xué)巴納-香檳分校的凝聚態(tài)物理學(xué)家納迪婭·梅森（Nadya Mason）認(rèn)為，預(yù)印本對“零”電阻的定義也不夠精確。超導(dǎo)體的電阻應(yīng)該為零，但預(yù)印本中顯示的“零”是一個刻度，這就很難判斷 LK-99 是真正的完美超導(dǎo)體，還是只是一個非常好的導(dǎo)體。

梅森說：“金屬是一種非常、非常、非常、非常好的導(dǎo)體。但它仍不完美。熱量會損失大量能量。這就是為什么我們的筆記本電腦會發(fā)熱，也是為什么你會在電網(wǎng)中損失這么多能量。所以，是完美導(dǎo)體還是非常好的導(dǎo)體真的很重要?！?/p>

“LK-99 的構(gòu)件也讓人瞠目結(jié)舌。與許多由金屬制成的超導(dǎo)體不同，它一開始是一種不導(dǎo)電的礦物。”阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）杰出研究員、材料科學(xué)部前主任邁克爾·諾曼（Michael Norman）說：“當(dāng)你從一塊石頭開始時，你很可能會以一塊石頭結(jié)束。向材料中摻入銅應(yīng)該是使其發(fā)生變化的原因，但目前還不清楚銅應(yīng)該到哪里去，也不清楚它是如何將巖石變成超導(dǎo)體的?！?/p>

“這一發(fā)現(xiàn)完全出乎意料?！泵绹鴩腋叽艌鰧嶒炇遥∟ational High Magnetic Field Laboratory）首席材料科學(xué)家、FAMU-FSU工程學(xué)院教授大衛(wèi)·拉巴萊斯蒂爾（David Larbalestier）說，“老實說，我不知道在這種（礦物）中摻入銅的想法是什么?！?/p>

對 LK-99 做出最終結(jié)論還為時過早

復(fù)制 LK-99 并證明它成功具有超導(dǎo)性的努力到達什么程度？

研究 LK-99 是否不負(fù)眾望，不僅僅是大型研究實驗室在努力。LK-99是由相對簡單的成分制成，而且不需要極端的溫度或壓力，因此其他有機會獲得并擁有合適設(shè)備的人也在躍躍欲試。據(jù)Wired報道，一家太空研究初創(chuàng)公司的工程師一直在 Twitch 上直播他的操作過程（該網(wǎng)站已下線這段視頻）。

專家們告訴記者，現(xiàn)在就對 LK-99 做出最終結(jié)論還為時過早。不過，一些早期成果已經(jīng)在社交媒體上吸引了人們的眼球。

8月1日，一段由華中科技大學(xué)研究團隊制作的LK-99懸浮視頻在網(wǎng)上瘋傳。當(dāng)材料釋放磁場時，漂浮在磁鐵上方是二磁性的標(biāo)志。這是超導(dǎo)體的一個典型特征，通過一種叫做邁斯納效應(yīng)的現(xiàn)象實現(xiàn)的，首次報道 LK-99 的作者還附上了一段它部分懸浮的視頻。

值得注意的是，僅有懸浮現(xiàn)象并不能使某物成為超導(dǎo)體。它還必須在嚴(yán)格的測試中顯示出零電阻。其他東西懸浮是因為它們具有二磁性，比如石墨，而LK-99可能只是一種新型的二磁性材料。

此后，一些研究小組在 arXiv 上發(fā)表了其他預(yù)印本，稱他們已經(jīng)制作了 LK-99 樣品，但并未發(fā)現(xiàn)它在室溫下是一種超導(dǎo)體。格羅夫納指出了一份來自印度 CSIR 國家物理實驗室的預(yù)印本，他說這份預(yù)印本“質(zhì)量很好，也很合理”。

勞倫斯伯克利大學(xué)材料科學(xué)家西內(nèi)德·格里芬（Sinéad Griffin）在推特上發(fā)布了自己的分析報告，并配上了奧巴馬摔話筒的 GIF 圖。只是，這并不是格里芬在論文中想要表達的意思。她后來澄清說：“TLDR：我的論文并沒有證明或給出超導(dǎo)性的證據(jù)。我的論文只是說，如果在摻入 LK-99 時將銅放在特定的位置，這種材料就會顯示出前景，但如果銅放在錯誤的位置，就不會發(fā)生什么特別的事情?！?/p>

其他知名機構(gòu)也尚未分享他們的成果，包括美國阿貢國家實驗室和 FAMU-FSU 工程學(xué)院的研究人員?！霸谝粌芍軆?nèi)，我們將有 20、30、40、50 或 100 個實驗室完成各種合成。所以很快就會有結(jié)果了。” 拉巴萊斯蒂爾說。

在 LK-99 之前，我們不是聽說過關(guān)于室溫超導(dǎo)體的一些戲劇性事件嗎？

戲劇性事件確實不少。早在 2020 年，羅切斯特大學(xué)的一個研究小組就說，他們發(fā)現(xiàn)了一種由氫、硫和碳制成的室溫超導(dǎo)體。但這項發(fā)表在著名期刊《自然》（Nature）上的研究后來因編輯指出研究數(shù)據(jù)的處理方式存在問題而被撤回。

羅切斯特的研究人員再次嘗試。今年 3 月，他們發(fā)表了另一篇論文，介紹了一種由氮、氫和稀土金屬镥制成的室溫超導(dǎo)體。他們以《星際迷航》中一種能形成黑洞的虛構(gòu)材料命名這種超導(dǎo)體為“紅物質(zhì)”（Reddmatter）。這篇論文仍在接受審查，尤其是其中一位來自羅切斯特的主要研究人員在其他工作中面臨著剽竊和編造數(shù)據(jù)的指控。

“這對這個領(lǐng)域來說不是好事。這讓我們對人們無法復(fù)制數(shù)據(jù)的說法和案例，非常非常警惕?！泵飞f，“科學(xué)是通過復(fù)制以及我們相互開放和測試彼此結(jié)果的能力來發(fā)揮作用的?！?/p>

這會立即改變我們的生活嗎？

如果 LK-99 真的是室溫超導(dǎo)體呢？這會立即改變我們的生活嗎？

假設(shè)一兩周后，有人設(shè)法制造出一批 LK-99，通過了所有超導(dǎo)測試。然后呢？這仍然不能保證 LK-99 會徹底改變一切與電力有關(guān)的行業(yè)。

“如果不能制造出來，它就是實驗室里的奇物，會獲得諾貝爾獎的奇物，但它仍然是奇物。從一種人人都會為之興奮的物理實驗材料，到工程師會說，‘是的，我要買它，把它裝進我的機器里’的材料，實現(xiàn)這個目標(biāo)還有很長的路要走?！备窳_夫納說。

格羅夫納說：“已知的超導(dǎo)體有數(shù)千種......我們之所以使用四種，是因為它們是可以工程化、批量化生產(chǎn)的超導(dǎo)體，其成本使它們能夠應(yīng)用于人們愿意付費購買的實際系統(tǒng)中?！?/p>

“室溫超導(dǎo)可能只是一種魔法。”

圖源：Mark Garlick/Science Photo Library

LK-99可能很難加工，因為它是一種礦物，而不是一種可塑金屬，比如說，你可以把它纏繞成金屬絲。20 世紀(jì) 80 年代的一項重大發(fā)現(xiàn)使超導(dǎo)體可以在比以前更高的溫度下工作，但要找到實際應(yīng)用需要更長的時間，部分原因是這種材料是脆性陶瓷。

那么，我們什么時候才能在現(xiàn)實世界中看到室溫超導(dǎo)體呢？

The Verge 采訪過的專家中，沒有一位能估計出我們何時能看到革命性的室溫超導(dǎo)體。“它可能只是一種魔法，一種神奇的獨角獸，并不真實存在?！备窳_夫納說，“我們無權(quán)期待有神奇的東西存在?！?/p>

即使從未發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)體，我們?nèi)杂锌赡芸吹揭蛩鼛淼囊恍〇|西。想想完美高效的超導(dǎo)電網(wǎng)和更強大的醫(yī)療成像設(shè)備。這些發(fā)展可能有賴于更多的漸進式改進，使現(xiàn)有超導(dǎo)材料的制造成本更低，更易于調(diào)配。

“我們可以做出很大的改進，但這些改進并不是發(fā)明一種室溫超導(dǎo)體?！备窳_夫納說，“使用它們是在更有效地利用我們現(xiàn)有的超導(dǎo)體?！?/p>