不是,怎么一覺(jué)醒來(lái),又雙叒叕要 " 工業(yè)革命 " 了?
這么講吧,這兩天差評(píng)君的好幾個(gè)群里,大伙們連沙雕圖、澀圖啥的都不發(fā)了。
一個(gè)個(gè)群友都化身成了物理學(xué)家,對(duì)著 " 室溫常壓超導(dǎo) " 指點(diǎn)江山。
(資料圖片僅供參考)
一會(huì)兒是人類的歷史將被改寫(xiě),一會(huì)兒又是 " 散了吧,又是個(gè)造假的罷了 " ,各路的消息來(lái)回翻轉(zhuǎn)。。。只能說(shuō)看得人心直癢癢。
當(dāng)然以差評(píng)君個(gè)人的物理水平,想把件事兒講個(gè)明白,鐵定是有些菜的。
好在我們聯(lián)系上了某超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的成員,還有一些學(xué)術(shù)大佬,在他們的幫助下,算是稍微吃上了個(gè)明白的瓜。
一切的開(kāi)始,其實(shí)是 7 月 22 韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)在 arXiv 上發(fā)布了一篇論文,他們宣布合成了全球首個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體 LK-99 。
這篇論文一出,瞬間炸裂了全球的超導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì),原本正準(zhǔn)備好好休息的各大研究人員全都給炸起來(lái)讀論文了,生怕錯(cuò)過(guò)這一可能改變?nèi)祟悮v史進(jìn)程的一大發(fā)現(xiàn)。
全球各地的實(shí)驗(yàn)室,也開(kāi)始加班加點(diǎn)地按照論文中的數(shù)據(jù)和方式嘗試復(fù)現(xiàn)此次實(shí)驗(yàn)。
甚至還有人,直接在 Twitch 上直播復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn),截至目前,該直播間已經(jīng)關(guān)閉,似乎并沒(méi)有復(fù)現(xiàn)成功。
咱們國(guó)內(nèi)當(dāng)然也有不少團(tuán)隊(duì)在嘗試復(fù)現(xiàn), 7 月 31 日,北航的研究團(tuán)隊(duì)在按照論文中方法制備材料后,宣布并未復(fù)現(xiàn)韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
就在同一天,美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員也發(fā)表論文,宣稱在經(jīng)過(guò)大量計(jì)算后,此次的韓國(guó)團(tuán)隊(duì)所發(fā)現(xiàn)的新材料,存在理論上的可能性。
這下就好玩了,實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)失敗,但是經(jīng)計(jì)算有理論可能性。
那這超導(dǎo)到底是真是假,理論計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確,也只有繼續(xù)去做實(shí)驗(yàn)來(lái)論證了。
而把這次超導(dǎo)風(fēng)波又掀起一個(gè)高潮的,還得是在 8 月 1 日由 B 站 UP 主 " 關(guān)山口男子技師 " 發(fā)布的 LK-99 驗(yàn)證視頻。
在這次的驗(yàn)證視頻中,來(lái)自華中科技大學(xué)材料學(xué)院的博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)下,成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體。
據(jù) UP 所說(shuō),他們這次所合成的懸浮晶體,懸浮角度比韓國(guó)團(tuán)隊(duì)所演示的角度更大,初步驗(yàn)證了邁斯納效應(yīng),不過(guò)由于此次合成晶體分量過(guò)少,得再燒幾爐樣品出來(lái)才能測(cè)試電阻。
截至目前,短短一天時(shí)間,這個(gè)視頻已經(jīng)收獲了超 700 萬(wàn)的播放,目前都還有 9000+ 同時(shí)觀看,網(wǎng)友們更是在評(píng)論區(qū)發(fā)出了超 5 萬(wàn)條評(píng)論。
其實(shí)啊,差評(píng)君也挺理解這些網(wǎng)友們?nèi)绱思?dòng)的原因,因?yàn)榧偃绯爻撼瑢?dǎo)真的實(shí)現(xiàn)了,有網(wǎng)友說(shuō)了,就別說(shuō)學(xué)術(shù)界那什么諾貝爾獎(jiǎng)這種必拿的獎(jiǎng)吧。
讓諾貝爾親自出來(lái)給你頒獎(jiǎng)都不為過(guò)。
因?yàn)檫@個(gè)常溫常壓超導(dǎo)放在工業(yè)界,那可就堪比神仙材料了。
首先就是輸電沒(méi)電阻了,也就不再發(fā)熱了,這樣遠(yuǎn)距離傳輸也就不需要高壓電了,其次核聚變的磁約束關(guān)鍵問(wèn)題也解決了。
發(fā)展核聚變也指日可待了,傳說(shuō)中的高速超導(dǎo)計(jì)算機(jī)也有搞頭了。
可以說(shuō),超導(dǎo)一出,人類未來(lái)要考慮的,就應(yīng)該是要不要去考個(gè)宇宙飛船駕駛證了。
不過(guò)嘛,現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上討論的這么熱火朝天,在搞復(fù)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)也很多,但是還是有很多專業(yè)人士對(duì)此次的超導(dǎo)材料持保留態(tài)度,甚至態(tài)度頗為冷漠。
為此,差評(píng)君也問(wèn)了問(wèn)國(guó)內(nèi)某超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的朋友,他們便聊了聊對(duì)這次室溫超導(dǎo)的看法。
他們告訴差評(píng)君,要判斷一種材料是否具有超導(dǎo)性,一般至少需要兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
一個(gè)是邁斯納效應(yīng),也就是完全抗磁性,另一個(gè)是零電阻效應(yīng)( 當(dāng)然,如果能在比熱的測(cè)量中看到超導(dǎo)的二級(jí)相變就更完美了 )。
前者說(shuō)的是材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí),內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0 ,放在磁鐵上時(shí)就會(huì)飄起來(lái)。
后者應(yīng)該也不用過(guò)多解釋了,就是在低于臨界溫度時(shí),電阻為 0 。
而在現(xiàn)在已經(jīng)有的復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中,就只有華科在 B 站的那個(gè)視頻復(fù)現(xiàn)出了一定的抗磁性。
但這離實(shí)錘是超導(dǎo)體,還差個(gè)十萬(wàn)八千里,因?yàn)槌瑢?dǎo)體的必要條件是完全抗磁性!抗磁性和完全抗磁性并不是一個(gè)概念。
僅靠視頻我們能得出的結(jié)論只有一個(gè),這個(gè)材料具有室溫抗磁性。
所以,那些說(shuō)下一步就差測(cè) " 0 電阻 " 的網(wǎng)友們可以散了,至少也得不斷調(diào)配材料配比,改進(jìn)燒結(jié)條件,制備出更純的、質(zhì)地均勻的材料,等檢測(cè)出它有完全抗磁性之后,才能說(shuō)萬(wàn)事俱備,只剩測(cè)電阻。
而目前一時(shí)半會(huì)兒還做不出更純的、更均勻的樣品。
然后就是超導(dǎo)領(lǐng)域的 " 計(jì)算 " 問(wèn)題了。
目前中科院和勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室都發(fā)了論文,說(shuō)計(jì)算了 LK99 的結(jié)構(gòu),結(jié)果似乎都能成為這個(gè)材料具備超導(dǎo)性的佐證。
反正這論文一出,各路網(wǎng)友和媒體一轉(zhuǎn)發(fā),不少吃瓜群眾都覺(jué)得室溫超導(dǎo)穩(wěn)了。
但用計(jì)算機(jī)對(duì)材料進(jìn)行計(jì)算來(lái)驗(yàn)證超導(dǎo)性,真的靠譜嗎?
在和專業(yè)人士交談的過(guò)程中,他們表示,超導(dǎo)在最基礎(chǔ)的機(jī)制上還存在一些問(wèn)題,業(yè)內(nèi)對(duì)它的認(rèn)知還并不完善。
學(xué)界比較認(rèn)可的就是 1972 年獲得諾獎(jiǎng)的 BCS 理論,說(shuō)簡(jiǎn)單就是材料內(nèi)部的電子會(huì)和聲子( 也就是晶格的振動(dòng) )耦合形成庫(kù)珀對(duì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。
然而盡管使用電聲耦合可以解釋很大一部分超導(dǎo)現(xiàn)象,成了業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn),但它依舊存在缺陷。
比如 20 世紀(jì) 70 年代末發(fā)現(xiàn)的重費(fèi)米子超導(dǎo)體,1987 年獲得諾獎(jiǎng)的銅基超導(dǎo)體系以及之后的 21 世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)體系等眾多超導(dǎo)體系都無(wú)法使用電聲耦合理論解釋。
這塊雖說(shuō)已經(jīng)過(guò)去幾十年了,一代又一代大師投入其中發(fā)展了諸如自旋漲落等非常規(guī)超導(dǎo)配對(duì)理論,但依舊無(wú)法完善地解釋所有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,大家也還是吵成一鍋粥,沒(méi)達(dá)成一個(gè)共識(shí)。
除了對(duì)超導(dǎo)機(jī)制認(rèn)識(shí)不足之外,對(duì)于這次的 LK99 材料,它的晶體結(jié)構(gòu)是什么,銅原子摻雜位置在哪里。。。也都缺乏很細(xì)致的研究。
在這樣數(shù)據(jù)缺失、不準(zhǔn)確的狀況下,用專業(yè)人士的原話說(shuō)就是: " 遑論‘從理論上證明室溫超導(dǎo)’。 "
在之后和某物理學(xué)副教授交談中,也是更加佐證了 " 理論計(jì)算 " 的并不是總那么有用:對(duì)于這種復(fù)雜電子體系,理論計(jì)算不一定有用,甚至同一個(gè)計(jì)算結(jié)果完全可以解釋出正反兩套機(jī)制。
最后再回到一些業(yè)內(nèi)人士對(duì)這次室溫超導(dǎo)的評(píng)價(jià)上來(lái),其實(shí)這也不能怪行業(yè)人士太冷漠,關(guān)鍵是一直以來(lái),室溫超導(dǎo)這塊就是造假的重災(zāi)區(qū)。
比如在室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)失敗的相關(guān)消息出來(lái)之后,某學(xué)術(shù)大佬就發(fā)朋友圈吐槽:
就像和火箭科學(xué)家說(shuō),你那火箭不行,燃料不好,我認(rèn)為得燒柴,最好是煤,煤還得選精煤,水洗煤不好。如果那科學(xué)家,要是拿正眼看我一眼,那他就輸了 !
甚至有些業(yè)內(nèi)人士翻出舊賬來(lái)反駁最近涌現(xiàn)的復(fù)現(xiàn)視頻,總不能說(shuō) 2000 年搞笑諾貝爾獎(jiǎng)的懸浮青蛙也是常溫超導(dǎo)體吧。
還有人翻出了當(dāng)年一堆無(wú)法復(fù)現(xiàn)的超導(dǎo)材料,被戲稱為 USO ( Unidentified Superconducting Object 不明超導(dǎo)體 ),這類超導(dǎo)體形態(tài)各異,有金屬的液體溶液,有高壓淬火的 CuCl ( 氯化銅 )和 CdS ( 硫化鎘 )等等。
某位教授向差評(píng)說(shuō),大家之所以有 " 一眼假 " 的態(tài)度,其實(shí)更多是一種思維慣性。
畢竟超導(dǎo)是所有材料物理中最喜歡被造假的,因?yàn)槟眠^(guò)的諾貝爾獎(jiǎng)最多,利益最大,所以每年預(yù)印平臺(tái) arXiv 上都會(huì)有不少類似的文章。
并且韓國(guó)團(tuán)隊(duì)這次論文也是很離譜,第一篇論文中錯(cuò)別字太多、語(yǔ)法錯(cuò)誤、作圖不規(guī)范,實(shí)在很難讓人相信他們是一群專業(yè)人士。
并且在韓國(guó)室溫超導(dǎo)事件的整個(gè)過(guò)程中,還有一個(gè)細(xì)節(jié)值得玩味——
研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該知道室溫超導(dǎo)如果成功一定會(huì)是個(gè)石破天驚的大突破吧,但他們投的是什么期刊呢:APL Materials ,都沒(méi)沖一把物理界的頂刊 PRL 。
其中具體緣由,也只有他們自己知道了。
最后回到那篇韓國(guó)論文,雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果依舊不明朗,最最關(guān)鍵的 0 電阻也還沒(méi)有被論證。
但是以目前的情況來(lái)看,合成的 LK-99 晶體有一定的抗磁性這事,確定是真的。
這么來(lái)說(shuō),最壞的情況,也是保底能有一個(gè)新的抗磁材料。
那么問(wèn)題就來(lái)了,有了這個(gè)新的抗磁性材料,能有什么用呢?
華南理工大學(xué)的洗芝溪教授和我們提到:
從各個(gè)論文以及實(shí)驗(yàn)小組得出的數(shù)據(jù)來(lái)看,即使 LK-99 只是抗磁材料,那它也是少數(shù)具有強(qiáng)抗磁性的絕緣材料,而且相較于它比較簡(jiǎn)易的制造方法,這就有點(diǎn)像使用土方制鉆石的感覺(jué)了。
而抗磁性材料由于其絕緣或者半導(dǎo)體的特性,所以在目前的微電子行業(yè)應(yīng)用也是很多的。
比如說(shuō)硬盤(pán)就能通過(guò)抗磁材料得到存儲(chǔ)容量的提升,還有磁懸浮列車,成本也能因?yàn)樾碌目勾挪牧辖档痛罅康某杀尽?/p>
至于抗磁性材料,能挖掘出多少應(yīng)用潛力,沒(méi)有實(shí)際到應(yīng)用,這都是無(wú)法預(yù)計(jì)的。
所以,最終這次的 LK-99 的出現(xiàn),它到底是真的如同《 三體 》里面那因?yàn)橐苿?dòng)了一根頭發(fā)絲而搞出的曲率驅(qū)動(dòng)引擎,還是一場(chǎng)美麗的誤會(huì),估計(jì)也只能期待現(xiàn)在正在埋頭做實(shí)驗(yàn)的科研大佬們的結(jié)果了。
好了,到現(xiàn)在為止,根據(jù)差評(píng)團(tuán)隊(duì)與這些大佬的交流結(jié)果,你要問(wèn)我們,超導(dǎo)時(shí)代到底來(lái)沒(méi)來(lái),我們的回答是,如來(lái)。
到底是來(lái)還是沒(méi)來(lái)呢?
如來(lái)。
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