几乎是在一夜之间,美国科学家团队突破“室温超导”技术的消息传遍了整个网络,这个剧情犹如当初ChatGPT横空出世一样。
何谓超导?
迄今为止,距离人类首次发现超导现象已经过去了100多年。
1911年,荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes偶然发现,当温度降低至4.2k(约-268.95℃)时,浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。
1957年,花旗国科学家John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer基于“波粒二象性”建立了第一个真正能描述超导现象的理论——BCS理论,该理论认为,金属外层自由电子在有电压时,会流经晶格点阵形成电流,但由于这类晶格点阵存有缺陷,会因热振动使电流产生阻碍。值得注意的是,玻儿提出的“波粒二象性”在矛盾与统一的关键问题上无法解决时,是通过引入中国太极图的思想才得以完善该理论的。
物理学家发现,许多材料在低温高压环境下都可以摇身一变,从绝缘体变成超导体。超导体可以在没有电阻的情况下传输电力,不产生能量损耗。
其实,仔细想想,这并不神秘,打个比方来说,有一支运输队要把粮食从甲地运往乙地,电阻就相当于途中的劫匪,在高压环境下,没有防护的劫匪被高压按在地上摩擦,任凭如何挣扎都无法挣脱,此时又加上一个低温,直接将其冻结在原地,那么途中的阻碍问题就解决了,由于运输队有防护措施(本身具有内在能量,可抵御外在的低温、可作为前进动力),故而一路畅通无阻,可以毫发无损地把粮食全部送达乙地。
既然材料不是问题,那么难点就在于实现条件:低温和高压。
在实验室实现低温和高压并不难,难的是在常温条件下实现。
3月7日,在花旗国赌城拉斯维加斯举办了一场物理学会三月会议,来自罗彻斯特大学的物理学家Ranga Dias在题为“静态超导实验”的报告会议中宣布,其领导的科研团队在最新的实验中研发了一种由氢、氮和镥制成的材料,当把这些元素混合在被称为金刚石压砧(diamond anvil cell)的装置中时,这种新型材料在室温环境下(Room temperature,约21摄氏度或70华氏度)、近环境压强(近1万个大气压)的压力下进入超导状态,实现了室温超导。
中国超导领域的几位大拿也在受邀之列,坐在前排。
这意味着,在室温以及中等压力下无电阻、无损耗地传输电力的超导体有被应用的可能。电力传输若没有一点儿损耗,那么无疑该技术将超越目前中国独步全球的特高压低损耗电力传输技术。而且,这种技术拥有更广泛的应用前景,一旦应用在量子计算机(能量没有损耗、电子元器件和芯片不发热)、磁悬浮(电力无损耗转换为强磁场,磁悬浮技术突飞猛进)、材料学等诸多领域,将掀起包括军事、民用、电子、科技在内的一系列革命。
因此,该消息一经公布,顿时全球震动。
有人带着仰慕、艳羡的口吻发出感叹,迪亚斯已经基本锁定了诺贝尔物理奖。还有人举出了当年学习的例子来加以说明。
据说,有不少投资界大佬开始连夜恶补超导知识,生怕错过了这一投资赛道。就连股民都开始恶补知识了。
网上一片欢腾,已经数不清有多少账号在手舞足蹈,推波助澜了,只依稀记得有人兴高采烈、唾沫横飞、眉飞色舞地将其形容为伟大的科技革命,将其美誉为人类新纪元、新文明的曙光,将其拔高为第四次工业革命的关键性重大贡献。
说实话,如此夸赞与吹捧,看起来已经不是打鸡血,而是打激素了。
倘若室温超导技术为真,它能引发能源传输、材料制造、交通、电子、计算机等一系列的革命,这是毋庸置疑的。但是,一看这罗切斯特大学的科学家团队,首席科学家是这位印度裔的迪亚斯,心里就不免开始犯嘀咕了。
因为,这位哥们有“前科”。
2020年10月15日,迪亚斯团队曾在《自然》杂志刊文,称其在260万个大气压下,成功创造出了临界温度约为15℃的室温超导材料,堪称人类首次实现室温超导。该文章成为当月《自然》的封面文章,不过很快引起轩然大波。
2022年9月26日,《自然》杂志撤回了这篇论文,给出的理由是研究人员在数据处理方面存在违规行为。
当时实现的高压条件,究竟是495Gpa,还是260Gpa?究竟是495万个标准大气压,还是260万个标准大气压?不论是495Gpa,还是260Gpa,与1Gpa之间,差得可不是一星半点,而是好几百倍。
尽管如此,3月8日,在迪亚斯团队修改了实验数据后,《自然》杂志又发表了该团队的新论文。
其实,超导是一个应用前景广阔,但却始终没有彻底大火的科研方向。
因为超导的研究实在太难,数十年来全球研究者前赴后继,但依旧成果寥寥,距离实际应用非常遥远。
2008年6月,日本住友电器工业公司曾发布一款世界首台超导电动车,并于当年在北海道札幌市举办的“八国峰会环境展”上亮相。据说,该车发动机由超导材料铋制造,采用液态氮冷冻,以维持零下200摄氏度的超低温状态,依靠蓄电池电力进行运转。
但这样的车至今也无法量产。
即使各国物理学家最终重复实验,验证了迪亚斯团队的发现十分靠谱,但由于实验环境下要求的高压是1GPa,即一万个标准大压力,仅仅这点就无法在当今条件下实现大规模量产。
1万个标准大气压是什么概念?
马里亚纳海沟是海洋最深处,那里深度大约在1.1万米左右,海水自然压强也不过只有1000个标准大气压。而迪亚斯提出的1万个标准大气压仍属于高压范畴,相当于马里亚纳海沟海水自然压强的10倍。
目前,已经量产的丰田氢能源汽车Mirai,其储氢罐也不过区区700个大气压。
日内瓦大学物理学家德克·范德马雷尔接受采访时表示,迪亚斯团队新论文的数据中也可能潜藏着与上次(2020年)类似的问题。
加州大学圣迭戈分校的物理学家豪尔赫·赫希毫不掩饰地说:“我怀疑(这个新结果)。因为不信任这些作者。”
中科院物理研究所研究员罗会仟表示,基于目前的高压合成测量技术,室温超导不可能有大规模应用。
上海高温超导重点实验室主任也表示,迪亚斯的室温超导距离实际应用非常遥远。
个人感觉,这又是一个短时间内无法证伪的消息。
这个套路与ChatGPT之前宣布的那次可控核聚变技术实现突破,如出一辙。
也与早年的阿波罗登月颇为类似。
为了维持科技霸主的至高形象,灯塔在家里列出不断出轨、酿成重大事故的微妙时刻,仍旧不断放出一个又一个消息,宣示自己科技取得重大突破,表明自己仍旧是人类之光。
可是,这灯塔散发出来的光却越来越不纯正,成了令人眼花缭乱、目眩神迷的霓虹灯。也许,的确可以迷醉片刻,但最后究竟能否带来温暖,天知道。
反正子弹已经出膛了,就让它再飞会儿吧!
***关注我,关注《昆羽继圣》四部曲,关注文史科普与生活资讯,发现一个不一样而有趣的世界***