超导的突破，恐怕还得指望东方神秘大国

昨天传来一则消息，美国物理学年会上爆出了惊天大新闻，说是来自罗彻斯特大学的斯里兰卡裔学者Dias团队宣布，他们实现了近环境压强下的室温超导。

根据报告，他们的科研小组利用三元氢化物（N-Lu –H，氮-镥-氢），实现了1Gpa（或1000Mpa）条件下20度室温的超导电性。

这一消息，在业界引起了轩然大波。因为如果这项科研成果是真的，将会在工业领域引起一系列革命性的技术变革，应用场景无限广阔。

我们先看看什么是超导。超导现象最早可以追溯到1911年。当时荷兰的科学家昂内斯发现，在零下269度时，汞的电阻突然彻底消失（接近于零）。

当时他对这项发现感到很震惊，也预感到自己可能发现了一个聚宝盆，因为他认识到超导非常具有商业价值。

如果用超导电线输电，电能传输损耗接近于零。电能是卓越的二次能源，电力的广泛应用极大地改变了人类的生活面貌，让人类文明实现了质的飞跃。

但是电能损耗，一直是困扰人类的问题。为了减少电能损耗，人类不得不加粗导线，又不得不在远距离运输时提高电压，中国的特高压技术，就是为了降低电力损耗。

中国的输电技术是世界上最先进的，中国也是世界上铜消耗第一大国，但是中国的电力损耗一年也超过了1000多亿度，相当于浪费掉了一个三峡。

印度没有特高压，平均输配电损耗率高达22.7%，是世界上输配电损耗最高的国家之一。这意味着印度发100度电，只有77.3度能送到用户端。

所以如果发现了常温下可以应用的超导材料，那还要啥特高压？铜也能节省下不少，还能节省用地。而如果把超导材料用在用电器中，也可以大大降低用电器的电能消耗。

这是超导的第一个诱人的性质。第二个诱人的性质是完全抗磁性，也就是外加磁场无法进入超导内部，也就是磁感线（磁力线）无法穿过超导，内部磁场为零。

这是因为超导材料表面产生了无损耗的感生电流，这个电流相当于一个线圈（电磁铁），产生了自己的磁场，跟外加磁场对着干，并抵消了外加磁场。

这个性质有什么用呢？那就是超导磁悬浮。也就是在一个超导下面放一个磁铁，这个超导立刻也变身另一个磁铁，强烈排斥身下边这个磁铁，于是就把自己给悬浮起来了。

磁悬浮这个性质很诱人啊，首先可以大大减少摩擦阻力。我们的汽车和火车，发动机发出的机械能，能量通过传动装置到了轮子，最终都是被摩擦力给消耗了。

汽车时速60公里行使时，有一半以上的能量损耗在了滚动摩擦上。当然速度越快，风阻的消耗就越大。如果车子悬浮起来，那就没有滚动摩擦，这部分消耗可以省下来。

此外，无论是汽车还是火车，车轮引起的噪音问题也是影响出行舒适性的关键因素之一。但如果车子悬浮起来之后，就只剩下风噪了，这就是磁悬浮的另一大优势。

所以磁悬浮在交通上大有可为。如果让磁悬浮列车在真空管道中运行，那么既没有了滚阻也没有了风阻，既没有了胎噪也没有了风噪，时速可达惊人的2万公里。

这什么概念？如果真实现了，意味着从北京到乌鲁木齐只要几分钟的时间了，到莫斯科也只需要二十分钟，到纽约大约40分钟，真正实现物理世界的地球村。

超导的应用场景非常广阔，只可惜这些美好的设想，都是建立在高温超导甚至是常温超导之上。因为如果没有常压常温超导，那么维持超导材料的低温或高压工作环境成本非常高。

然而理想是丰满的，现实却是骨感的，因为达到临界温度成本实在是太高了。要想降低成本，必须找到高温超导，这个高温意思是高临界温度，是相对于零下273度而言的。

于是，各国的科学家们开始了一项新的竞赛，那就是寻找更高温超导材料。结果这一竞赛一搞就是一百多年，难度不比可控核聚变小，一直是人类的科技前沿。

科学家们如何找，可不是漫无目的的大海捞针，而是一边研究理论，一边进行实验。通过实验，要么完善原来的理论，要么建立新的理论，虽然进步很艰难，但科学家从未停止前进的脚步。

这个斯里兰卡裔的美国大学教授成果如果是真的，那的确值得可喜可贺。虽然还有一万卡大气压，但毕竟已经把超导材料的临界温度提升到了20度的室温。

一万个大气压是个很大的压强。高压锅中，也只是1.8个大气压；马德堡半球实验中，把两个半球紧紧扣在一起的，也不足一个大气压。汽车轮胎中，也无非两三个大气压，爆胎已经很恐怖了。

10米高的水柱底部，可以形成一个大气压的压强。这意味着世界最深的马里亚纳海沟沟底的压强，也无非1100个大气压。

但是一万个大气压，对于科学研究来说已经不算高了，工程上甚至可以实现了。比如常温储氢钢瓶，已经可以做到承受1000个大气压的工作环境了。

我们的包钢集团，早在2019年就申请了一项发明专利，说是已经掌握了一种1000MPa（约一万个大气压）级高强气瓶用无缝钢管的制备方法。

别说一万个大气压了，十万个工程上实现也不难，只要钢瓶的外壳足够厚，钢瓶的承压能力就越强，大不了上钛合金。只要舍得用钢用钛合金，更结实的钢瓶也不在话下。

但问题又绕回来了，因为我们找高温超导甚至室温超导的目的就是为了节省成本……给这一公斤超导材料，穿上100公斤的钢外套，似乎又违背了初心。

但不管咋说，成果如果是真的，进步还是很大的，因为之前都是上百万甚至几百万个大气压，这次一下子降了两个数量级，可以说是长足进步，不过很难称得上是质的飞跃。

这条研究路线是既有研究路线，也就是高压超导体系的富氢化合物路线，并没有理论上的突破，全球很多学者都在进行相关研究，大家都在刷记录，这不过这次Dias步子迈的有点大。

但是我怀疑，这个成果压根儿就是兑了水。第一，这个Dias有学术造假的前科，且还不止一次；第二，目前他们公布的数据和材料依然是疑点重重。

Dias是个炒作舆论的高手。2017年，他们就宣布在495GPa高压下制造出了金属氢，并发表在了顶尖期刊《科学》杂志上。

科学成果的真伪，最重要的一个衡量标准就在于实验的可重复性上。也就是按照你给的条件和参数，大家可以再现你的实验结果，这是学术界的一项铁律。

但是Dias的金属氢的制备，不仅同行们没有重复做出来，他自己也没复制出来。有人问他要制备的金属氢成品，他说由于保存不当消失了。这件事成了一项悬案。

2020年，他又发表了重磅论文，在270GPa条件下（约270万个大气压），实现了氢化物的室温超导。可后续多个研究组也无法重复该实验。

而且Dias 并未充分披露原始数据，论文疑点太多，遭到了同行们的一致抗议，最终他的论文也被《自然》杂志撤稿。

鉴于Dias的多次前科，加上这次数据披露依然不够充分，我们有理由怀疑这次科研成果严重注水，很可能是美国学术界的一次航天发射行动（放卫星）。

另外，我们逆向思维思考一下，这里边也有问题。假如，我是说假如，假如你研究出了一种实用性极强的常温超导材料，你会干什么？你还有功夫去公开发表成果吗？

因此，公开的学术成果，注定离实际应用还非常远，还需要同行们帮着找问题。一旦某项成果到了实用阶段，肯定成了国家机密，至少是商业机密。

然而一次大概率注水的科研成果，只因为是在美国宣布的，立刻引发了一群恨国党的高潮，他们一方面为美国欢呼，一方面对中国冷嘲热讽。

然而他们只知其一，不知其二，更不知其三。他们只知道超导突破意义重大，不知道超导突破有多艰难，更不知道无论是超导的研究还是应用，中国都是世界领先。

超导的研究是非常艰难的，不然也不会100多年没能找到常温常压下的超导材料。这项研究，说是各国各科研组的竞赛，其实也是一场人类团结一致攀登科学高峰的集体活动。

为什么说是团结呢？因为大家谁有什么理论，谁有什么教训，谁有什么突破，都会公开发表在论文期刊上。大家集体完善理论，也等于集体判断出一个大致的前进方向。

所以超导研究上的每一次巨大突破，都是全人类的好事，都会极大鼓舞相关研究人员的士气，都会引发新一轮的研发高潮。

如果谁发现理论漏洞，或者发表自己失败的教训，等于给大家指出来哪有坑，大家可以躲一躲。从这个意义上，大家是携手前进的。

当然也会有竞争，谁有原理上的突破，谁就能赢得同行的尊重，谁就能奠定自己的学术地位，甚至可以得各种科学大奖，可以争取更多科研经费。

美国斯里兰卡裔教授的这次科研成果，如果是真的，对中国学术界也是好事，我们也可以立刻跟进。而且，一个公开的事实，中国的超导研究走在世界前列。

超导现象发现于1911年，当时中国的辛亥革命还没爆发。我们的超导研究，起步就比人家晚了几十年，而且完全是白手起家，但是很快就追上了国际先进水平。

在人类的高温超导研究中，共有两次高温超导的重大突破，而来自中国的科研团队，都做出了关键性和决定性的贡献，奠定了中国在超导研究中的领先地位。

而这两次突破，都绕不开一个人，他就是中国超导研究的奠基人之一——赵忠贤。令蛋总感到骄傲的是，赵忠贤是中科大校友。赵忠贤是辽宁新民人，1941年生，1964年毕业于中科大。

他于上世纪70年代，开始从事高温超导的研究工作。但是超导领域研究，受到了传统理论的束缚，普遍认为临界温度不大可能超过40K（零下233度），这一温度被称作麦克米兰极限。

但是赵忠贤根据自己的研究判断并发表论文，提出超临界温度能够突破这一极限，并达到了40K~50K，这在当时被认为是非常大胆的观点。

10年后，赵忠贤团队用实验证了自己的判断，突破了麦克米兰极限，推翻了传统理论，引发了物理学界的震动，在全世界引发了新一轮超导研究高潮。

1987年，赵忠贤团队独立发现了临界温度93K的超导体，把超导临界温度提高到了液氮区（氮气的液化温度是77K，也就是零下196度），这一成果在学术界都炸锅了。

美国物理学会特意给他弄了一场会议，并邀请他作详细的讲话。这场会议持续了整整八个小时。中国超导研究，开始跻身世界前列。当时有个说法，就是中日美超导大战。

另一次突破是在2008年。他提出高温高压合成结合轻稀土元素的方案，成功地将铁基超导体的临界温度提高到55K。而至今为止，这一纪录始终还没有人能打破。

赵忠贤这一路走来并不容易，因为上世纪七八十年代，我们国家的研究条件是极其艰苦的，没有经费，没有设备，用自制的炉子烧样品。

但是赵老师心态很好，不怕苦不怕累，更不怕国外同行的高薪诱惑。就算是有了成果，也没什么架子。去美国开会回来，下了飞机就蹬三轮车帮家里拉煤球。

2013年，赵忠贤凭借铁基超导的研究，获得了国家自然科学一等奖。该奖宁缺毋滥，当时已经空缺了三年。2017年，赵忠贤获得了国家最高科学技术奖。

一枝独秀不是春。中国超导研究领域高人还有很多，比如中科大的陈仙辉院士团队，还有南方科技大学校长薛其坤院士团队，吉大马琰铭和崔田教授团队，电子科大乔梁教授团队等等很多很多。

薛其坤院士，山东蒙阴人，1980年进入山东大学学习，1987年9月进入中科院物理研究所凝聚态物理专业读研，2005年当选院士。

2012年他提出界面高温超导，2013年发现量子反常霍尔效应，开辟全新领域。2013年在高温超导机理研究中取得重大进展。

2014年，马琰铭研究组首次预言硫化氢在160 万个大气压有80K左右的超导电性，吉林大学的另一团队崔田研究组预言H2S-H2化合物在高压下可能实现101-204K的高温超导。

在富氢材料方面我国的研究者成果颇丰，预言了更多在高温高压条件下氢化物超导的存在。而这个斯里兰卡裔的美国教授团队，其实也是沿着这个路子来的。

就在前几天，电子科大传来好消息，该校物理学院乔梁教授团队在超导新材料研究领域取得重大突破，并发表在了《自然》杂志上。

在应用层面，中国更是一骑绝尘。目前，全球超导第一大技术来源国为中国，中国超导专利申请量只占全球超导专利总申请量的82.83%，其次是美国，占了全球的6.65%。

除了专利申请，中国很多超导应用已经落地了。比如超导磁悬浮列车，又比如超导托克马克装置——位于合肥的人造太阳东方超环EAST。

关于高速磁悬浮列车，中国早就开始研究了，工程化样车都要弄出来了，设计时速600公里，远期时速1000公里。

除了这个，中国航天科工集团还在研究高速飞行列车，时速可达4000公里。只不过中国的科研团队，只喜欢闷头做事，不像马斯克和Dias那么张扬。

总之，蛋总希望人类科技能实现突破，也相信中国的科技工作者，一定不会让大家失望。