7月22日，一韩国科研团队在arXiv平台上传了一篇论文，声称发现了一种名为LK-99的常温超导体，引起全世界吃瓜。需要说明，arXiv是一个收集物理学、数学、计算机科学、生物学与数理经济学的论文预印本的网站，其上面发布的文章不能称为“正式发表”，因为上面发布的文章都是作者自己挂上去的，目的是宣称自己的首发权以及与他人交流，文章内容的真实性却无需经过同行的严格审查。而“正式发表”的文章则必须能经受住同行评议。不过最近，由于其受到的舆论压力太大，韩国团队已经下架了该论文。

什么是超导体？

超导是材料内部电子的一种宏观热力学相变，超导体具有两个相互独立的特征：绝对零电阻和完全抗磁性。

电阻为零意味着电阻完全消失，容易被大家理解。那什么是完全抗磁性呢？

物理学上通常将材料的磁性分为顺磁性、抗磁性和铁磁性等。铁磁性材料是把材料放到磁场中或降到某一温度以下，材料被磁化，产生较强的磁场且材料具有明确的磁极，比如含铁钴镍等元素的一些材料，磁化后的材料可以保留铁磁性。顺磁性材料是把材料放到磁场中，材料被磁化产生一个较小的磁场，方向与原磁场相同，大小与原磁场成正比，但撤销外磁场后就会消失。而抗磁性材料是把材料放到磁场中，材料内部产生的磁场与原磁场方向相反，反而会减弱总磁场。一般来说，铁磁性材料放到磁场中会被原磁场吸引，而抗磁性材料会被原磁场排斥。

但在很多情况下人们都忽略材料的抗磁性，因为在磁场不是很强的时候，基本观察不到材料的抗磁性。准确来说，真空的磁化率是0，代表与原磁场一致。普通抗磁性材料的磁化率为负值，但非常接近0，比如水、部分有机物、少量金属等都是普通抗磁性材料。但超导体的磁化率是-1，达到了抗磁性的最大值，与普通抗磁性材料显著不同，是100%的抗磁性。磁通线可以穿过普通抗磁性材料，但却不能穿过处于完全抗磁状态下的超导体（也称迈斯纳效应）。即使在特定温度和磁场下，磁通线可以部分穿透超导体，也会产生很强的磁通钉扎效应。因此，超导体会非常强烈地排斥外磁场，且能牢牢束缚住磁通线，而普通抗磁性材料只是轻微的排斥外磁场。

关于抗磁性，这里介绍一件趣事。现任英国曼彻斯特大学教授的安德烈.盖姆是世界上第一个同时获得诺贝尔物理学奖和搞笑诺贝尔物理学奖的学者。其2010年获得诺贝尔奖物理学奖的工作是发现了石墨烯，其获得2000年的搞笑诺贝尔物理学奖的工作则是做了一个悬浮青蛙的实验。他将一只青蛙放在了16 T的强磁场中，青蛙在磁场中实现了悬浮，因为青蛙是含大量水的有机物，具有一定的抗磁性。实际上不仅仅是青蛙，由于16 T的磁场实在是太强了，直接滴一滴水在磁场中也能悬浮。

当然，如果是一块同样大小的超导体，其抗磁性最强，仅仅需要0.5 T左右的磁场，就能实现悬浮。

韩国宣称室温超导的复现？

如果仔细观察韩国团队的磁悬浮视频就会发现，其原先制作的材料是一个完整的圆饼形，但是为了显示出悬浮的现象，该团队故意将材料砸掉了一块，使材料一头重一头轻，通过受力不均匀实现了翘起来的现象，这个砸材料的动机本身就非常可疑。

如果将材料砸的足够薄，足够轻，又或者用更强的钕铁硼磁铁，其抗磁性是有可能让其完全悬浮。果不其然，最近国内的验证团队所流出的验证视频也说明了这一点，有团队制作的材料足够薄，确实可以实现在磁铁上方悬浮。

不过，这里可以告诉大家一个非常简单的方法来区分普通抗磁性材料的悬浮和超导体的悬浮，那就是把材料放到磁铁的下方，看其会不会在磁铁的下方悬浮。能够实现磁悬浮的超导体，不仅可以在磁铁的上方浮起来，也可以在磁铁的下方悬挂住。因为磁通线实际上部分穿入了超导体内部，又部分被超导体强烈排斥，而且超导电子可以把磁通线牢牢锁住，产生很强的作用力，所以无论是浮还是悬，都足以克服重力。但普通抗磁性材料却根本不能在磁铁的下方悬浮，因为这类材料抗磁性很弱，绝大部分磁通线可以穿透材料且没有很强的作用力，在磁铁上方可以借助微小的抗磁斥力而悬浮。如放到磁铁下方，就会立刻露馅，普通抗磁性材料会毫不犹豫地掉下去。

所以国内大部分专业研究团队对复现韩国团队的这个结果并不是很积极，因为一看就不太像超导的磁悬浮。要宣称实现了常温常压超导材料，恐怕也要在室温下能不能在磁铁下方悬浮来简单验证一下。至于美国某泰吉量子公司宣称已获得室温超导专利等事情，则不排除是资本市场上的一些操作手段，已经不属于科学研究的范畴了。

总的来说，在寻求常温常压材料的道路上，人们需要走的路还很漫长，目前还没有一个确定的理论能告诉人们什么样的材料能实现常温常压超导，甚至如何解释40 K~165 K（-233 ℃~ -108 ℃）的高温超导现象，也还远远没有形成定论。

虽然当下一些可疑的研究行为赚足了人们的眼球，但如果能吸引更多人从更多的方面合成和试探材料的超导电性，在遥远的未来突发“黑天鹅”，也未尝不是一种可能，我们期待那一天的到来。

作者 | 北京化工大学副教授 耿志浩

审核 | 中科院物理研究所研究员 罗会仟

监制 | 科普中国中央厨房

来源: 科普中国资源服务号

内容资源由项目单位提供