韩国人搞出的大新闻“室温超导”是什么情况？

2023-08-03 05:08

最近这段时间，物理学界最大的新闻就是，7 月 22 日在论文预印本网站上一篇关于“室温超导”的论文横空出世。这篇论文是几个不出名的韩国物理学家联合发表的，一出来就在全世界像病毒一样传播，一石激起千层浪，吸引了无数眼球。到今天（8.3 日）为止，这个事情也还没有尘埃落定。所以，我今天这篇文章肯定无法给您一个这项科研成果到底是真是假的答案，我只能把我现在了解到的情况客观地给大家叙述一样，以满足很多人按耐不住的好奇心。

什么是室温超导，它有何用？

我先简单解释一下“室温超导”这四个字的含义。超导现象就是某些材料在温度低于某个临界值后，会发生电阻降为零，也就是完全消失的现象。这种材料就被称为“超导体”。超导体除了电阻为零，还有另外一个神奇的现象，被称为“抗磁性”。就是说，你把一块超导体放到磁铁上，它会悬浮起来。你可能会觉得磁悬浮好像也没啥稀奇的，我们都知道磁体异性相吸、同性相斥，我们在一些科技馆都见过一个悬在空中的陀螺不停旋转的装置。那种确实不稀奇，因为它利用的是两块磁铁的同性相斥的特点。但超导体的不同之处在于，超导体本身并没有磁性，因此，你不论是把超导体放在磁铁的 S 极还是 N 极上，它都会表现出相斥的特征。

100 多年来，科学家们都在设法提高材料变成超导体的临界温度。这个温度越高，材料的价值也就越大。因为超导体的电阻为零和抗磁性这两个神奇的特点的用处实在太大了，如果说找到某种材料，它在 20 摄氏度左右的室温环境中就能成为超导体，那这种材料的用处和价值简直逆天，单单是用它来做输电线的价值就不可估量。其实更大的意义在于，电阻为零的导体，意味着它通电的时候不发热。我们现在几乎所有装有芯片的电子产品都遇到散热的问题，甚至成了性能提升的根本性阻碍……要是找个超导应用专家过来，三天三夜都讲不完它的应用价值。

过去几年，其实每隔一段时间都会有科学家研究出室温超导的新闻，但这些新闻要么就是材料必须在上百万个大气压下才能实现室温超导，实用价值太低，要么就是乌龙事件。

韩国人真搞出这逆天神器了吗？

所以，当 7 月 22 日，几位名不见经传的韩国物理学家在预印本论文网站上发表了 2篇关于如何制造“室温超导”材料的论文时，绝大多数同行都是不太信的，其实包括我在内的大多数科学爱好者也倾向于这又是一起乌龙事件的预测。

不过，现在过去了 10 多天，这个事情不但没有降温，反而持续升温，事情变得有点不简单了起来。我给大家按照时间线梳理一下这个事情的来龙去脉和到目前为止的最新消息。

第一篇论文是在 7 月 22 日北京时间下午三点多发表在著名的预印本网站arXiv.org 上的[1]，之所以被称为预印本，就是指这篇论文还没有被正规的科学杂志接受，没有经过同行评议。你可以把预印本网站理解为某个可以自由发帖的论坛，只不过对帖子的格式有比较严格的要求，但谁都可以发。

论文的作者是韩国量子能源研究中心代表李锡培（音，Suk-bae Lee）、曾任职于韩国电子通信研究院（ETRI）的金贤卓（音，Ji-hoon Kim）和高丽大学研究教授权英完（音，Young-wan Kwon）。论文把这种室温超导材料命名为 LK-99，LK 就是李和金的姓氏首字母。

有意思的是，2 个多小时后，又有一篇内容相似，但作者为 6 个人的论文被发在了 arXiv 上[2]，这 6 个作者中包含了第一篇论文的李和金，但没有了高丽大学的权教授。

关于这个论文发表时间和作者为啥是这些人，我看到一些没有可靠信源的八卦故事，讲了几位科学家之间的私人恩怨，以及为什么会发两篇论文的事情。因为缺乏可靠的信源，我也就不说了。总之挺八卦的，充分体现了有人的地方就有江湖，科学家也不能免俗的事实。

这些署名作者在超导研究的物理学界都没有什么知名度，所以，论文刚出来的头几天，似乎没有什么人注意到。但是到了 7 月 25 日，似乎一夜之间，全世界的人都注意到了这 2 篇论文。论文中给出了这种室温超导材料的详细制造方法，并且这种方法不需要用到什么高端的设备。很简陋的实验室，甚至个人都能制造，简单说来有点像是烧陶瓷，把一些不是很稀有的材料磨成粉末后，按照一定比例配比，然后高温烧制。

于是，似乎就是一夜之间，全世界各地的物理学家、工程师、科学爱好者们都开始动手烧制，有的还搞起了全程直播，在推特、油管和 B 站上都能搜到做室温超导材料的直播或者是全过程实况录播。

国外某博主的复现实验

刚开始的几天，全世界各地的结论也是五花八门，有人说结果喜人，也有人说啥也没复现出来。但这段时间做复现实验并且很快宣布实验结果的人大多不是什么特别专业的超导实验室，因此结果的参考意义不大，我也基本上都是扫一眼标题就跳过了。

到底能否证实或证伪？

到了 7 月 29 日，前面提到的两篇论文中的第二篇又被作者更新了一次，主要是更新了一张之前被人指出明显错误的图表。这个细节我也不知道意味着什么，总之，作为一个细节，我记录下来。

从 7 月 31 日开始，陆续开始有比较专业的机构出来说话了。我按照时间顺序给大家罗列一下：

北京时间 7 月 31 日12:42分，B 站认证为东南大学物理学院教授的孙悦老师发布了一个视频[3]。他是研究超导 10 多年的科学家，账号是科学调查局。他的团队用了 3 天时间来复现韩国论文中的室温超导材料。但遗憾的是，他们没能复现出论文中提到的材料的抗磁性。但他们也承认，这次实验不能说是证伪了这篇论文。因为他们还是测量到了一些喜人的迹象，说明可能是由于他们时间仓促，材料纯度不够导致实验失败，是否是室温超导，依然有待验证。
北京时间 8 月 1 日0点13分，北航的研究人员在 arXiv 上提交论文，结论是，他们的实验结果未发现LK-99的超导性。[4]
北京时间 8 月 1 日1点58分，美国著名的劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员也在arXiv上发表论文[5]。他们用计算机模拟了 LK-99 的原子结构，认为 LK-99 具备高温超导体费米能级平坦带特征。这个专业术语不知道啥意思也没关系，说人话就是：LK-99 的这种材料的原子晶体结构确实很不寻常，至少有可能成为高温超导。这里所谓的高温超导，是和室温超导相对的一个概念，在超导研究领域，零下 233 摄氏度以上的温度都可以叫做高温了。美国国家实验室的这篇论文是目前为止我看到的相对来说信源等级最高的一个同行评议，也正是因为这篇论文，让全世界又一次掀起了研究 LK-99 的热潮。
紧接着，还是 8 月 1 日，arXiv 上又出现了一篇北航与中科院沈阳材料科学国家实验室一起做的关于 LK-99 结构的研究论文，这两天 arXiv 上关于 LK-99 的论文是真热闹。但这篇论文再次否定了 LK-99 的室温超导性[6]。
北京时间 8 月 1 日下午 3 点多，B 站账号关山口男子技师，发布视频，宣布华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体，该晶体悬浮的角度比 Sukbae Lee 等人获得的样品磁悬浮角度更大。这个视频目前已经有 900 多万次观看，成为 B 站全站排名第一的视频[7]。
北京时间 8 月 3 日凌晨 1 点 12 分，东南大学物理学院教授的孙悦老师，也就是前面提到的 B 站“科学调查局”的账号，又发了一个视频，宣布他们研究小组在 110K （即零下163摄氏度）的温度下，成功测到 LK-99 的电阻降为了零。可以说，这是一个非常喜人的结果，因为在常压下，假如 110K 的常温下有材料成为超导被证实，那已经算是在高温超导领域非常重大的突破了[8]。

以上这些就是我在有限的时间内，为大家梳理的这次科技大新闻的一些基本事实。可能大家也看出来了，上面提到的大多是国内实验室的研究进展，我很少提到国外的复现情况。确实，一来是因为这次时间比较赶，没有充分的时间做调研；二来好像初步检索下来，好像国外的正规实验室都比较谨慎，还没看到有发声的，或许是没检索到吧。

让子弹再飞一会吧

最后再谈一下我对这次事件的一些总的印象和看法：

LK-99 具备一定的抗磁性，这个大概率是真的。但问题是，抗磁性不等于超导，实际上，科学家们早就发现了很多其他材料也具备抗磁性。不过话说回来，即便是发现了一种廉价的抗磁性材料，意义也依然十分重大。
LK-99 到底能不能成为室温超导，目前还有待进一步验证，但至少这不是一起像前几个月那样的单纯的科学界的乌龙事件。韩国人这次确实弄出了个大新闻。
目前来看，LK-99 有一定希望成为稳定可用的、易于生产的高温超导材料，尽管零下 163 度也不算很高的温度，但意义还是很重大。我不禁猜想，如果给 LK-99 加压，会不会让临界温度继续提升呢？

因为这个新闻实在太热，希望我讲的人实在太多，我就和我的文献助理牛牛小编一起，在百忙中抽出了一晚上的时间做了些调研，但肯定是不够充分的，因此，我以上所说仅供大家参考，以满足很多人的好奇心。

希望大家多关注一些严肃的媒体或者专业的科普自媒体，千万不要被抖音上的那些标题党视频带节奏，什么中美俄证实室温超导存在，第四次工业革命开启之类的……刚听了一个开头，我就真的是想吐，很多非专业的科普自媒体为了蹭这波流量，真的是什么话都敢乱说。