7月22日，一韓國科研團隊在arXiv平臺上傳了一篇論文，聲稱發(fā)現了一種名為LK-99的常溫超導體，引起全世界吃瓜。需要說明，arXiv是一個收集物理學、數學、計算機科學、生物學與數理經濟學的論文預印本的網站，其上面發(fā)布的文章不能稱為“正式發(fā)表”，因為上面發(fā)布的文章都是作者自己掛上去的，目的是宣稱自己的首發(fā)權以及與他人交流，文章內容的真實性卻無需經過同行的嚴格審查。而“正式發(fā)表”的文章則必須能經受住同行評議。不過最近，由于其受到的輿論壓力太大，韓國團隊已經下架了該論文。

什么是超導體？

超導是材料內部電子的一種宏觀熱力學相變，超導體具有兩個相互獨立的特征：絕對零電阻和完全抗磁性。

電阻為零意味著電阻完全消失，容易被大家理解。那什么是完全抗磁性呢？

物理學上通常將材料的磁性分為順磁性、抗磁性和鐵磁性等。鐵磁性材料是把材料放到磁場中或降到某一溫度以下，材料被磁化，產生較強的磁場且材料具有明確的磁極，比如含鐵鈷鎳等元素的一些材料，磁化后的材料可以保留鐵磁性。順磁性材料是把材料放到磁場中，材料被磁化產生一個較小的磁場，方向與原磁場相同，大小與原磁場成正比，但撤銷外磁場后就會消失。而抗磁性材料是把材料放到磁場中，材料內部產生的磁場與原磁場方向相反，反而會減弱總磁場。一般來說，鐵磁性材料放到磁場中會被原磁場吸引，而抗磁性材料會被原磁場排斥。

但在很多情況下人們都忽略材料的抗磁性，因為在磁場不是很強的時候，基本觀察不到材料的抗磁性。準確來說，真空的磁化率是0，代表與原磁場一致。普通抗磁性材料的磁化率為負值，但非常接近0，比如水、部分有機物、少量金屬等都是普通抗磁性材料。但超導體的磁化率是-1，達到了抗磁性的最大值，與普通抗磁性材料顯著不同，是100%的抗磁性。磁通線可以穿過普通抗磁性材料，但卻不能穿過處于完全抗磁狀態(tài)下的超導體（也稱邁斯納效應）。即使在特定溫度和磁場下，磁通線可以部分穿透超導體，也會產生很強的磁通釘扎效應。因此，超導體會非常強烈地排斥外磁場，且能牢牢束縛住磁通線，而普通抗磁性材料只是輕微的排斥外磁場。

關于抗磁性，這里介紹一件趣事?，F任英國曼徹斯特大學教授的安德烈.蓋姆是世界上第一個同時獲得諾貝爾物理學獎和搞笑諾貝爾物理學獎的學者。其2010年獲得諾貝爾獎物理學獎的工作是發(fā)現了石墨烯，其獲得2000年的搞笑諾貝爾物理學獎的工作則是做了一個懸浮青蛙的實驗。他將一只青蛙放在了16 T的強磁場中，青蛙在磁場中實現了懸浮，因為青蛙是含大量水的有機物，具有一定的抗磁性。實際上不僅僅是青蛙，由于16 T的磁場實在是太強了，直接滴一滴水在磁場中也能懸浮。

當然，如果是一塊同樣大小的超導體，其抗磁性最強，僅僅需要0.5 T左右的磁場，就能實現懸浮。

韓國宣稱室溫超導的復現？

如果仔細觀察韓國團隊的磁懸浮視頻就會發(fā)現，其原先制作的材料是一個完整的圓餅形，但是為了顯示出懸浮的現象，該團隊故意將材料砸掉了一塊，使材料一頭重一頭輕，通過受力不均勻實現了翹起來的現象，這個砸材料的動機本身就非?？梢?。

如果將材料砸的足夠薄，足夠輕，又或者用更強的釹鐵硼磁鐵，其抗磁性是有可能讓其完全懸浮。果不其然，最近國內的驗證團隊所流出的驗證視頻也說明了這一點，有團隊制作的材料足夠薄，確實可以實現在磁鐵上方懸浮。

不過，這里可以告訴大家一個非常簡單的方法來區(qū)分普通抗磁性材料的懸浮和超導體的懸浮，那就是把材料放到磁鐵的下方，看其會不會在磁鐵的下方懸浮。能夠實現磁懸浮的超導體，不僅可以在磁鐵的上方浮起來，也可以在磁鐵的下方懸掛住。因為磁通線實際上部分穿入了超導體內部，又部分被超導體強烈排斥，而且超導電子可以把磁通線牢牢鎖住，產生很強的作用力，所以無論是浮還是懸，都足以克服重力。但普通抗磁性材料卻根本不能在磁鐵的下方懸浮，因為這類材料抗磁性很弱，絕大部分磁通線可以穿透材料且沒有很強的作用力，在磁鐵上方可以借助微小的抗磁斥力而懸浮。如放到磁鐵下方，就會立刻露餡，普通抗磁性材料會毫不猶豫地掉下去。

所以國內大部分專業(yè)研究團隊對復現韓國團隊的這個結果并不是很積極，因為一看就不太像超導的磁懸浮。要宣稱實現了常溫常壓超導材料，恐怕也要在室溫下能不能在磁鐵下方懸浮來簡單驗證一下。至于美國某泰吉量子公司宣稱已獲得室溫超導專利等事情，則不排除是資本市場上的一些操作手段，已經不屬于科學研究的范疇了。

總的來說，在尋求常溫常壓材料的道路上，人們需要走的路還很漫長，目前還沒有一個確定的理論能告訴人們什么樣的材料能實現常溫常壓超導，甚至如何解釋40 K~165 K（-233 ℃~ -108 ℃）的高溫超導現象，也還遠遠沒有形成定論。

雖然當下一些可疑的研究行為賺足了人們的眼球，但如果能吸引更多人從更多的方面合成和試探材料的超導電性，在遙遠的未來突發(fā)“黑天鵝”，也未嘗不是一種可能，我們期待那一天的到來。

作者 | 北京化工大學副教授 耿志浩

審核 | 中科院物理研究所研究員 羅會仟

監(jiān)制 | 科普中國中央廚房