2026-10-29 10:26:32 2869次浏览

如果告诉你未来从北京到上海地面通勤只需1.5小时核磁共振设备能小到放进乡村诊所计算机芯片再也不用担心发热问题……你会不会觉得这是科幻电影里的桥段?这些看似遥远的想象都指向同一个关键词——室温超导在最新一期《开讲啦》节目中中国科学院物理研究所研究员靳常青用一系列直观而震撼的实验揭秘室温超导一旦实现后将给我们生活带来的改变超导究竟有多神奇?自1911年超导现象被发现以来,一代代科学家不断探索,却发现绝大多数材料只有通过制冷剂维持在极低温度下,才能展现出超导状态。超导到底是什么?靳常青用通俗的语言解释,某些材料在足够低的温度下,会展现出两个“反常”特性:零电阻——电流毫无损耗地通过,不发热;完全抗磁性——磁场穿不进去,能被磁铁“悬浮”。以钇钡铜氧高温超导体为例,用液氮冷却至约-196℃后,将其置于永磁轨道上,它会稳稳悬浮。即使将轨道完全翻转,超导体依然悬挂在轨道下方,既不掉落也不触碰轨道,仿佛被无形的力量“钉”在了那里。靳常青解释,在第2类超导体的内部,既有超导态,也有正常态。当这类超导材料置于磁场中,超导体内部正常区域的磁通线就像“钉子”一样锁住超导体,把它和磁铁牢牢地绑在一起。水在常温下也能变冰?高压“压”出个新世界很多超导材料要涉及极端条件制备的技术,也就是高压。在我们的印象中,水在常温下是流动的液体,只有降到0℃才会结冰。而一个实验却颠覆了大家的认知:在室温约20℃的环境下,对普通液态水施加约1万个大气压,水中竟然“长”出一块半透明的冰晶,且随着压力增大,从显微镜中可以明显观察到冰晶逐渐扩大,呈现出完美晶型的过程。靳常青介绍,这一现象源于水的特殊性质——绝大多数物质固态比液态重,但水恰恰例外。常压下冰会浮在水面,这个“反常”特性保护了地球生命,若冰比水重,海洋在冬季将会彻底封冻,生命进化或将从源头被彻底掐断。而高压下形成的热冰,无论在结构、形态还是密度上,和自然界的常压冷冰完全不同。靳常青表示,高压是一个非常独特的手段。宇宙空间里,绝大部分实体物质的内部处于高压状态,从地表的1个大气压,到地心360万个大气压,再到中子星内部难以想象的极端压力环境。压力,会把我们认为的“不可能”变成可能。“氢”也有金属态?金属氢撬动两项颠覆性技术氢,通常以气体或水的形态为人所知。然而,当氢被置于极端超高压下,会被压缩成固体,进而蝶变为具有导电性的金属,甚至可能成为室温超导的候选材料。这种物质被称为“金属氢”,由诺贝尔奖得主尤金·维格纳于20世纪30年代首次提出。历经近百年科学求索,尽管目前距离在实验室中真正压出金属氢所需的压力,在技术上仍有差距,但科学家们相信,一旦跨越这道门槛,金属氢必将问世。金属氢会给人类带来什么?靳常青介绍,金属氢一旦实现,不仅可以作为超导材料进行应用,还能作为聚变的初级点火装置——因为它是人类已知化学能中能量密度的天花板,再往上就是核能。2003年,诺贝尔奖得主维塔利·金茨堡教授在演讲中将“金属氢”列为21世纪上半叶物理学最重要的三大科学问题之一,与“可控核聚变”和“室温超导”并列。换句话说,攻克金属氢,可能一举撬动两项颠覆性技术:让超导走进日常生活,也让“人造太阳”离我们更近一步。室温超导若实现生活会变成什么样?医疗领域:核磁不再依赖昂贵液氦→设备小型化、降价→进社区/乡村医院交通领域:超导磁悬浮突破高铁600km/h上限→京沪通勤压缩至1.5小时左右信息领域:芯片零发热瓶颈→突破现有算力天花板能源领域:超导输电无损耗→载流量是普通电缆10倍以上超导的出现就像为世界安装了一个“无形的轮子”也许用不了多久这些实验室里的“小方块”就会变成我们身边的日常到那时,京沪通勤仅1.5小时也许不过是个寻常的早晨(乡村行·看振兴)湖北通山:守护一河碧水特色溯溪游兴村富民

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