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(迈斯纳效应)——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