超導的突破，恐怕還得指望東方神秘大國_風聞

昨天傳來一則消息，美國物理學年會上爆出了驚天大新聞，説是來自羅徹斯特大學的斯里蘭卡裔學者Dias團隊宣佈，他們實現了近環境壓強下的室温超導。

根據報告，他們的科研小組利用三元氫化物（N-Lu –H，氮-鑥-氫），實現了1Gpa（或1000Mpa）條件下20度室温的超導電性。

這一消息，在業界引起了軒然大波。因為如果這項科研成果是真的，將會在工業領域引起一系列革命性的技術變革，應用場景無限廣闊。

我們先看看什麼是超導。超導現象最早可以追溯到1911年。當時荷蘭的科學家昂內斯發現，在零下269度時，汞的電阻突然徹底消失（接近於零）。

當時他對這項發現感到很震驚，也預感到自己可能發現了一個聚寶盆，因為他認識到超導非常具有商業價值。

如果用超導電線輸電，電能傳輸損耗接近於零。電能是卓越的二次能源，電力的廣泛應用極大地改變了人類的生活面貌，讓人類文明實現了質的飛躍。

但是電能損耗，一直是困擾人類的問題。為了減少電能損耗，人類不得不加粗導線，又不得不在遠距離運輸時提高電壓，中國的特高壓技術，就是為了降低電力損耗。

中國的輸電技術是世界上最先進的，中國也是世界上銅消耗第一大國，但是中國的電力損耗一年也超過了1000多億度，相當於浪費掉了一個三峽。

印度沒有特高壓，平均輸配電損耗率高達22.7%，是世界上輸配電損耗最高的國家之一。這意味着印度發100度電，只有77.3度能送到用户端。

所以如果發現了常温下可以應用的超導材料，那還要啥特高壓？銅也能節省下不少，還能節省用地。而如果把超導材料用在用電器中，也可以大大降低用電器的電能消耗。

這是超導的第一個誘人的性質。第二個誘人的性質是完全抗磁性，也就是外加磁場無法進入超導內部，也就是磁感線（磁力線）無法穿過超導，內部磁場為零。

這是因為超導材料表面產生了無損耗的感生電流，這個電流相當於一個線圈（電磁鐵），產生了自己的磁場，跟外加磁場對着幹，並抵消了外加磁場。

這個性質有什麼用呢？那就是超導磁懸浮。也就是在一個超導下面放一個磁鐵，這個超導立刻也變身另一個磁鐵，強烈排斥身下邊這個磁鐵，於是就把自己給懸浮起來了。

磁懸浮這個性質很誘人啊，首先可以大大減少摩擦阻力。我們的汽車和火車，發動機發出的機械能，能量通過傳動裝置到了輪子，最終都是被摩擦力給消耗了。

汽車時速60公里行使時，有一半以上的能量損耗在了滾動摩擦上。當然速度越快，風阻的消耗就越大。如果車子懸浮起來，那就沒有滾動摩擦，這部分消耗可以省下來。

此外，無論是汽車還是火車，車輪引起的噪音問題也是影響出行舒適性的關鍵因素之一。但如果車子懸浮起來之後，就只剩下風噪了，這就是磁懸浮的另一大優勢。

所以磁懸浮在交通上大有可為。如果讓磁懸浮列車在真空管道中運行，那麼既沒有了滾阻也沒有了風阻，既沒有了胎噪也沒有了風噪，時速可達驚人的2萬公里。

這什麼概念？如果真實現了，意味着從北京到烏魯木齊只要幾分鐘的時間了，到莫斯科也只需要二十分鐘，到紐約大約40分鐘，真正實現物理世界的地球村。

超導的應用場景非常廣闊，只可惜這些美好的設想，都是建立在高温超導甚至是常温超導之上。因為如果沒有常壓常温超導，那麼維持超導材料的低温或高壓工作環境成本非常高。

然而理想是豐滿的，現實卻是骨感的，因為達到臨界温度成本實在是太高了。要想降低成本，必須找到高温超導，這個高温意思是高臨界温度，是相對於零下273度而言的。

於是，各國的科學家們開始了一項新的競賽，那就是尋找更高温超導材料。結果這一競賽一搞就是一百多年，難度不比可控核聚變小，一直是人類的科技前沿。

科學家們如何找，可不是漫無目的的大海撈針，而是一邊研究理論，一邊進行實驗。通過實驗，要麼完善原來的理論，要麼建立新的理論，雖然進步很艱難，但科學家從未停止前進的腳步。

這個斯里蘭卡裔的美國大學教授成果如果是真的，那的確值得可喜可賀。雖然還有一萬卡大氣壓，但畢竟已經把超導材料的臨界温度提升到了20度的室温。

一萬個大氣壓是個很大的壓強。高壓鍋中，也只是1.8個大氣壓；馬德堡半球實驗中，把兩個半球緊緊扣在一起的，也不足一個大氣壓。汽車輪胎中，也無非兩三個大氣壓，爆胎已經很恐怖了。

10米高的水柱底部，可以形成一個大氣壓的壓強。這意味着世界最深的馬裏亞納海溝溝底的壓強，也無非1100個大氣壓。

但是一萬個大氣壓，對於科學研究來説已經不算高了，工程上甚至可以實現了。比如常温儲氫鋼瓶，已經可以做到承受1000個大氣壓的工作環境了。

我們的包鋼集團，早在2019年就申請了一項發明專利，説是已經掌握了一種1000MPa（約一萬個大氣壓）級高強氣瓶用無縫鋼管的製備方法。

別説一萬個大氣壓了，十萬個工程上實現也不難，只要鋼瓶的外殼足夠厚，鋼瓶的承壓能力就越強，大不了上鈦合金。只要捨得用鋼用鈦合金，更結實的鋼瓶也不在話下。

但問題又繞回來了，因為我們找高温超導甚至室温超導的目的就是為了節省成本……給這一公斤超導材料，穿上100公斤的鋼外套，似乎又違背了初心。

但不管咋説，成果如果是真的，進步還是很大的，因為之前都是上百萬甚至幾百萬個大氣壓，這次一下子降了兩個數量級，可以説是長足進步，不過很難稱得上是質的飛躍。

這條研究路線是既有研究路線，也就是高壓超導體系的富氫化合物路線，並沒有理論上的突破，全球很多學者都在進行相關研究，大家都在刷記錄，這不過這次Dias步子邁的有點大。

但是我懷疑，這個成果壓根兒就是兑了水。第一，這個Dias有學術造假的前科，且還不止一次；第二，目前他們公佈的數據和材料依然是疑點重重。

Dias是個炒作輿論的高手。2017年，他們就宣佈在495GPa高壓下製造出了金屬氫，並發表在了頂尖期刊《科學》雜誌上。

科學成果的真偽，最重要的一個衡量標準就在於實驗的可重複性上。也就是按照你給的條件和參數，大家可以再現你的實驗結果，這是學術界的一項鐵律。

但是Dias的金屬氫的製備，不僅同行們沒有重複做出來，他自己也沒複製出來。有人問他要製備的金屬氫成品，他説由於保存不當消失了。這件事成了一項懸案。

2020年，他又發表了重磅論文，在270GPa條件下（約270萬個大氣壓），實現了氫化物的室温超導。可後續多個研究組也無法重複該實驗。

而且Dias 並未充分披露原始數據，論文疑點太多，遭到了同行們的一致抗議，最終他的論文也被《自然》雜誌撤稿。

鑑於Dias的多次前科，加上這次數據披露依然不夠充分，我們有理由懷疑這次科研成果嚴重注水，很可能是美國學術界的一次航天發射行動（放衞星）。

另外，我們逆向思維思考一下，這裏邊也有問題。假如，我是説假如，假如你研究出了一種實用性極強的常温超導材料，你會幹什麼？你還有功夫去公開發表成果嗎？

因此，公開的學術成果，註定離實際應用還非常遠，還需要同行們幫着找問題。一旦某項成果到了實用階段，肯定成了國家機密，至少是商業機密。

然而一次大概率注水的科研成果，只因為是在美國宣佈的，立刻引發了一羣恨國黨的高潮，他們一方面為美國歡呼，一方面對中國冷嘲熱諷。

然而他們只知其一，不知其二，更不知其三。他們只知道超導突破意義重大，不知道超導突破有多艱難，更不知道無論是超導的研究還是應用，中國都是世界領先。

超導的研究是非常艱難的，不然也不會100多年沒能找到常温常壓下的超導材料。這項研究，説是各國各科研組的競賽，其實也是一場人類團結一致攀登科學高峯的集體活動。

為什麼説是團結呢？因為大家誰有什麼理論，誰有什麼教訓，誰有什麼突破，都會公開發表在論文期刊上。大家集體完善理論，也等於集體判斷出一個大致的前進方向。

所以超導研究上的每一次巨大突破，都是全人類的好事，都會極大鼓舞相關研究人員的士氣，都會引發新一輪的研發高潮。

如果誰發現理論漏洞，或者發表自己失敗的教訓，等於給大家指出來哪有坑，大家可以躲一躲。從這個意義上，大家是攜手前進的。

當然也會有競爭，誰有原理上的突破，誰就能贏得同行的尊重，誰就能奠定自己的學術地位，甚至可以得各種科學大獎，可以爭取更多科研經費。

美國斯里蘭卡裔教授的這次科研成果，如果是真的，對中國學術界也是好事，我們也可以立刻跟進。而且，一個公開的事實，中國的超導研究走在世界前列。

超導現象發現於1911年，當時中國的辛亥革命還沒爆發。我們的超導研究，起步就比人家晚了幾十年，而且完全是白手起家，但是很快就追上了國際先進水平。

在人類的高温超導研究中，共有兩次高温超導的重大突破，而來自中國的科研團隊，都做出了關鍵性和決定性的貢獻，奠定了中國在超導研究中的領先地位。

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而這兩次突破，都繞不開一個人，他就是中國超導研究的奠基人之一——趙忠賢。令蛋總感到驕傲的是，趙忠賢是中科大校友。趙忠賢是遼寧新民人，1941年生，1964年畢業於中科大。

他於上世紀70年代，開始從事高温超導的研究工作。但是超導領域研究，受到了傳統理論的束縛，普遍認為臨界温度不大可能超過40K（零下233度），這一温度被稱作麥克米蘭極限。

但是趙忠賢根據自己的研究判斷並發表論文，提出超臨界温度能夠突破這一極限，並達到了40K~50K，這在當時被認為是非常大膽的觀點。

10年後，趙忠賢團隊用實驗證了自己的判斷，突破了麥克米蘭極限，推翻了傳統理論，引發了物理學界的震動，在全世界引發了新一輪超導研究高潮。

1987年，趙忠賢團隊獨立發現了臨界温度93K的超導體，把超導臨界温度提高到了液氮區（氮氣的液化温度是77K，也就是零下196度），這一成果在學術界都炸鍋了。

美國物理學會特意給他弄了一場會議，並邀請他作詳細的講話。這場會議持續了整整八個小時。中國超導研究，開始躋身世界前列。當時有個説法，就是中日美超導大戰。

另一次突破是在2008年。他提出高温高壓合成結合輕稀土元素的方案，成功地將鐵基超導體的臨界温度提高到55K。而至今為止，這一紀錄始終還沒有人能打破。

趙忠賢這一路走來並不容易，因為上世紀七八十年代，我們國家的研究條件是極其艱苦的，沒有經費，沒有設備，用自制的爐子燒樣品。

但是趙老師心態很好，不怕苦不怕累，更不怕國外同行的高薪誘惑。就算是有了成果，也沒什麼架子。去美國開會回來，下了飛機就蹬三輪車幫家裏拉煤球。

2013年，趙忠賢憑藉鐵基超導的研究，獲得了國家自然科學一等獎。該獎寧缺毋濫，當時已經空缺了三年。2017年，趙忠賢獲得了國家最高科學技術獎。

一枝獨秀不是春。中國超導研究領域高人還有很多，比如中科大的陳仙輝院士團隊，還有南方科技大學校長薛其坤院士團隊，吉大馬琰銘和崔田教授團隊，電子科大喬梁教授團隊等等很多很多。

薛其坤院士，山東蒙陰人，1980年進入山東大學學習，1987年9月進入中科院物理研究所凝聚態物理專業讀研，2005年當選院士。

2012年他提出界面高温超導，2013年發現量子反常霍爾效應，開闢全新領域。2013年在高温超導機理研究中取得重大進展。

2014年，馬琰銘研究組首次預言硫化氫在160 萬個大氣壓有80K左右的超導電性，吉林大學的另一團隊崔田研究組預言H2S-H2化合物在高壓下可能實現101-204K的高温超導。

在富氫材料方面我國的研究者成果頗豐，預言了更多在高温高壓條件下氫化物超導的存在。而這個斯里蘭卡裔的美國教授團隊，其實也是沿着這個路子來的。

就在前幾天，電子科大傳來好消息，該校物理學院喬梁教授團隊在超導新材料研究領域取得重大突破，並發表在了《自然》雜誌上。

在應用層面，中國更是一騎絕塵。目前，全球超導第一大技術來源國為中國，中國超導專利申請量只佔全球超導專利總申請量的82.83%，其次是美國，佔了全球的6.65%。

除了專利申請，中國很多超導應用已經落地了。比如超導磁懸浮列車，又比如超導托克馬克裝置——位於合肥的人造太陽東方超環EAST。

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​關於高速磁懸浮列車，中國早就開始研究了，工程化樣車都要弄出來了，設計時速600公里，遠期時速1000公里。

除了這個，中國航天科工集團還在研究高速飛行列車，時速可達4000公里。只不過中國的科研團隊，只喜歡悶頭做事，不像馬斯克和Dias那麼張揚。

總之，蛋總希望人類科技能實現突破，也相信中國的科技工作者，一定不會讓大家失望。