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超導(dǎo)之夢(mèng):巧合,宮斗,理想主義,恍如玩笑,也如定數(shù)

LK-99。
一
7月22日起,世界各地實(shí)驗(yàn)室暗流涌動(dòng),高溫爐悄然運(yùn)轉(zhuǎn),業(yè)內(nèi)暗語(yǔ)稱之為“全球煉丹”。
暗流源自韓國(guó)科學(xué)家公開發(fā)表的論文,論文主題為室溫超導(dǎo)。
即便已失望無(wú)數(shù)次,這四個(gè)字仍有強(qiáng)大魔力。那是物理學(xué)圣杯,那是歷代科學(xué)家魔咒,那是貫穿122年的人類野望,那是貨真價(jià)實(shí)改變時(shí)代的力量。
如果成真,大疫后奄奄一息的世界,俄烏沖突的陰云,蔓延全球的蕭條,都只是歷史的插曲,文明將翻開全新一頁(yè)。
所有電子產(chǎn)品都將重構(gòu),交通能源都將顛覆,量子超算和可控核聚變將會(huì)實(shí)現(xiàn),更重要的是,停滯許久的物理認(rèn)知,能突破枷鎖,世界將展示更深之秘。
電影《阿凡達(dá)》中,人類遠(yuǎn)征的目標(biāo),就是潘多拉上的室溫超導(dǎo)礦石,為此不惜征伐文明。
在那個(gè)未來(lái)之中,星際飛船、磁懸浮列車、超導(dǎo)輸電皆依靠礦石,室溫超導(dǎo)是文明的基石。
而今,蘊(yùn)藏魔力的室溫超導(dǎo)材料,或許就藏在韓國(guó)論文之中,材料皆可網(wǎng)購(gòu),高中實(shí)驗(yàn)室即可復(fù)現(xiàn),煉制時(shí)間34小時(shí)。
人類屏息凝神,在爐前等待結(jié)果。等待之時(shí),讓我們不妨回到長(zhǎng)夢(mèng)的起點(diǎn)。
1911年春天,58歲的荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯,在極低溫度下,測(cè)試水銀電阻,溫度4.2K(-268.95℃)時(shí),電阻消失了。
昂內(nèi)斯綽號(hào)“絕對(duì)零度先生”,因擅長(zhǎng)制造低溫聞名。超導(dǎo)只是他意外發(fā)現(xiàn),無(wú)人知曉原理。
那一年,二十世紀(jì)剛開始混亂序章,東方王朝轟然坍塌,一戰(zhàn)陰云正在積蓄,福特汽車和豹式坦克先后咆哮,超導(dǎo)只是實(shí)驗(yàn)室臺(tái)上的火種。
此后十年,物理學(xué)家不斷更換金屬材料,最后止步于1930年的金屬鈮,超導(dǎo)溫度停留在9K(-264℃)。
此后40年,科學(xué)家一直測(cè)試金屬化合物,然而超導(dǎo)溫度一直在23K(-250℃)以下徘徊,仿佛被看不見的魔咒喝止。
最后,學(xué)界推出麥克米蘭紅線,即超導(dǎo)溫度不可超過(guò)40K(-233℃)。
那個(gè)溫度恍如天條,不可逾越。
超導(dǎo)研究因此凋零,淪為冷門學(xué)科,直至1986年,瑞士科學(xué)家和伙伴,另辟蹊徑,用絕緣體陶瓷測(cè)試,超導(dǎo)溫度升為35K(-238℃)。
被壓制75年的溫度,一夕激增,兩位年輕科學(xué)家不敢相信,反復(fù)測(cè)試8個(gè)月后,才在當(dāng)年9月發(fā)表論文。
論文飄揚(yáng)過(guò)海傳至日本,東京大學(xué)教授,隨手將其布置成本科生作業(yè),然而未曾料到,一個(gè)月后,本科生證實(shí)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
同月,論文也傳至中國(guó),中科院物理所研究員趙忠賢,在圖書館最新的美國(guó)雜志中看到論文,開始著手實(shí)驗(yàn)。
冥冥中,歷史寫滿吊詭。中國(guó)實(shí)驗(yàn)突破的契機(jī),在于使用五十年代的庫(kù)存材料,因那時(shí)工廠水平差,產(chǎn)品雜質(zhì)多,竟意外指明突破方向。
1986年12月,日本團(tuán)隊(duì)將超導(dǎo)溫度提升為52.5K,同月,中國(guó)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)70K超導(dǎo)體,隔年1月,中國(guó)團(tuán)隊(duì)將紀(jì)錄提升至100K,3月,日本團(tuán)隊(duì)將紀(jì)錄刷至123K(-150℃)。
紅線沖破,天條抹去,1987年成為超導(dǎo)沸騰之年。當(dāng)年2月,科學(xué)家手持一小塊綠色超導(dǎo)材料,登上《時(shí)代》封面。
美國(guó)成立超導(dǎo)委員會(huì),國(guó)會(huì)撥款1.5億美元,總統(tǒng)里根專門發(fā)表講話,提出11點(diǎn)超導(dǎo)倡議:
“科學(xué)告訴我們,超導(dǎo)方面的突破使我們進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代的門檻”。
一個(gè)月后,紐約曼哈頓酒店內(nèi),物理學(xué)家召開超導(dǎo)會(huì)議,3000余學(xué)者涌入,走廊都被坐滿,氣氛如音樂(lè)節(jié)。
20年后,參會(huì)學(xué)者仍對(duì)那夜歡騰念念不忘,“就像參加烹飪大賽,見人就問(wèn)你用了什么秘制配料?”
每段5分鐘的演講,從晚上19點(diǎn)30分,一直延續(xù)凌晨3點(diǎn)15分,歡呼聲潮水起伏,演講里盡是“世界已經(jīng)改變了”。
那一年,全世界都以為即將跑步進(jìn)入超導(dǎo)紀(jì)元,中國(guó)超導(dǎo)研究者從幾百增至幾萬(wàn),《人民日?qǐng)?bào)》頻繁報(bào)道超導(dǎo)新聞,一代人科幻小說(shuō)中寫滿超導(dǎo)。
按照此前突破速度推算,媒體稱,人類一年之內(nèi)將實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。
然而,超導(dǎo)故事卻轉(zhuǎn)向低潮,直至1994年,超導(dǎo)溫度停步于164K(-109℃)。
圣山冷落,盜火者寥寥,因缺理論支撐,研究者多盲選材料,近乎玄學(xué)。
2011年,日本國(guó)家材料實(shí)驗(yàn)室突發(fā)奇想:鐵化合物泡在酒中會(huì)否創(chuàng)造超導(dǎo)材料?
科學(xué)家測(cè)試了紅葡萄酒、白葡萄酒、日本清酒、日本燒酒和威士忌,最后發(fā)現(xiàn)紅酒表現(xiàn)最好,但依舊不明所以。
微小化合物浸泡在紅酒內(nèi),世界仍在酣醉之中。
二
1994年,超導(dǎo)溫度停滯之后,在韓國(guó)高麗大學(xué),教授崔東植發(fā)布“原子超導(dǎo)帶”理論,因離經(jīng)叛道,關(guān)注者寥寥。
漫長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),只有他帶的碩士李石培,寫了一篇相關(guān)論文,除此之外,再無(wú)人問(wèn)津。
1997年,崔東植看中24歲的碩士金智勛,金智勛原本研究電池,在他勸說(shuō)下,加入超導(dǎo)小組,順便攻讀博士學(xué)位。
三人小組開始寂寞的研究。他們沿著八十年代思路,兩年間測(cè)試了數(shù)十種陶瓷材料,但都無(wú)法驗(yàn)證崔教授的理論。
1999年,瀕臨放棄的金智勛,測(cè)試鉛磷灰石樣品時(shí),發(fā)現(xiàn)儀表上出現(xiàn)一個(gè)微弱波動(dòng),疑似超導(dǎo)所致。
三人激動(dòng),重復(fù)試驗(yàn),但波紋再難重現(xiàn),恍如幽靈。
最終,失望的金智勛放棄超導(dǎo),轉(zhuǎn)回電池研究,以電池材料研究獲得博士學(xué)位。畢業(yè)后,他到一家生產(chǎn)助聽器電池的小公司上班。
另一位學(xué)生李石培繼續(xù)堅(jiān)持了9年,最后以超導(dǎo)理論研究完成博士論文。他的科研激情已消磨殆盡,到一所私立大學(xué)擔(dān)任了計(jì)算機(jī)老師。
世界平庸如常,日子朝九晚五,工作之外,金智勛和李石培時(shí)常相聚,并成立了一家名叫量子中心的皮包公司,接一些小咨詢生意,超導(dǎo)更像是少年的夢(mèng)。
十年匆匆而過(guò),2017年5月,崔東植教授病危,彌留之際,召喚兩名學(xué)生見面。
病榻上,崔東植留下遺愿,希望兩人能找到1999年那個(gè)幽靈波紋:
拜托了,繼續(xù)研究下去,但它完美的實(shí)現(xiàn)之前不要讓世界看到它。
導(dǎo)師病故后,李石培決定完成遺愿,重啟實(shí)驗(yàn)室,并找金智勛加盟。
金智勛表示大家人至中年,不能再如學(xué)生時(shí)代般無(wú)忌,要專心全職研究,必須要籌集資金,購(gòu)買專業(yè)儀器。
在導(dǎo)師老友幫助下,他們向韓國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提交申請(qǐng),但因兩人十年間沒發(fā)表過(guò)任何論文,被果斷拒絕。
此后,李石培找到高麗大學(xué)終身教授,物理學(xué)家權(quán)英完。權(quán)英完有兩臺(tái)測(cè)量?jī)x器的使用權(quán)。
考慮到只需掛名和提供理論指導(dǎo),權(quán)英完同意加盟,下班后偶爾到實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)。
此時(shí),量子中心已從皮包公司,轉(zhuǎn)為真正的物理實(shí)驗(yàn)室。地點(diǎn)設(shè)在首爾小區(qū)邊一棟舊商業(yè)樓地下一層。
2018年,超導(dǎo)重啟,但矛盾很快產(chǎn)生。金智勛長(zhǎng)于實(shí)驗(yàn),專注用實(shí)驗(yàn)復(fù)刻1999年波紋。權(quán)英完則是學(xué)院派,認(rèn)為理論研究才最重要。
李石培只能頻繁調(diào)和,爭(zhēng)吵之中,金智勛堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)測(cè)試,在無(wú)窮組合中重尋幽靈。
2020年,全球疫情,城市割裂成孤島,金智勛關(guān)在實(shí)驗(yàn)室中繼續(xù)測(cè)試,一個(gè)清晨,他意外看到儀器上陡峭的波形。
那是1999年之后,幽靈波紋再次清晰重現(xiàn)。他反復(fù)測(cè)試,同樣材料,同樣環(huán)境,但波紋不現(xiàn)。
他查看監(jiān)控視頻,發(fā)現(xiàn)從爐中拿裝有樣品的真空石英管時(shí),他肘部不慎碰到桌子,震動(dòng)令試管出現(xiàn)裂痕。
裂痕導(dǎo)致氧氣引入,改變晶體結(jié)構(gòu),文明的躍遷恍如玩笑,也如定數(shù)。
方向至此明晰,三個(gè)月后,歷經(jīng)1000余次實(shí)驗(yàn),室溫超導(dǎo)材料煉制成功。
在論文視頻中,它展示出超導(dǎo)必備的抗磁性,“可以漂浮,就像一個(gè)魔法石頭”。
新材料被命名為L(zhǎng)K-99。L和K是李石培和金智勛姓名首字母,而99指向一切開始的1999年。
三
LK-99制作過(guò)程復(fù)雜又原始,需用缽杵研磨,需把握開爐時(shí)間,并在合適時(shí)機(jī),撞擊真空石英管,三人中,只有金智勛能夠操作。
2020年,團(tuán)隊(duì)完成論文,向《自然》投稿,然而,因印度裔學(xué)者剛剛上演室溫超導(dǎo)鬧劇,《自然》壓力巨大,論文被拒。
權(quán)英完認(rèn)為被拒原因是過(guò)世的崔教授理論不完備,團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生巨大裂痕。
李石培轉(zhuǎn)而求助美國(guó)韓裔科學(xué)家金鉉卓,但金鉉卓并不相信室溫超導(dǎo)成功。直至疫情封鎖打開,他飛赴韓國(guó),見到漂浮的晶體。
2022年,金鉉卓美國(guó)團(tuán)隊(duì)開始重復(fù)LK-99制作過(guò)程,產(chǎn)量很低,每10次能成功1次。
此時(shí),權(quán)英完的貢獻(xiàn)僅是能提供測(cè)量設(shè)備,2023年3月,他被量子中心解聘。
今年7月22日早上7時(shí),權(quán)英完搶先發(fā)布論文,公開LK-99。
兩小時(shí)三十分鐘后,李石培等人發(fā)布更詳細(xì)論文,作者名中并無(wú)權(quán)英完。
4天后,為證明實(shí)驗(yàn)為真,金鉉卓上傳視頻。視頻中,晶體一邊翹起,半懸空中。
全球?qū)嶒?yàn)室開始全速運(yùn)轉(zhuǎn),第二篇論文給出詳細(xì)合成步驟。步驟并不復(fù)雜,材料也僅需一氧化鉛、硫酸鉛粉、銅和磷。
在廣袤未知面前,人類再次懵懂如煉金術(shù)士。相關(guān)話題一度在知乎熱榜榜首掛了4天,但無(wú)人證真也無(wú)人證偽。
文明的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)面前,學(xué)界保持著謹(jǐn)慎。最先打破沉默的是B站up主“關(guān)山口男子技師”。
他是最早一批開啟測(cè)試的人,并在B站直播動(dòng)態(tài)。第一爐煉出的材料,觀測(cè)到了與論文相似的曲線。
8月1日,他在B站上傳視頻“LK-99(潛在室溫超導(dǎo)材料)驗(yàn)證”,并公布身份。
他是華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩,他和博士女友楊麗一起,在教授常海欣指導(dǎo)下,首次復(fù)現(xiàn)了可磁懸浮的LK-99晶體。
視頻中,微小的晶體在牙簽前抖動(dòng),展示出極強(qiáng)抗磁性。一天內(nèi),視頻播放超800萬(wàn)。
網(wǎng)友回看視頻發(fā)現(xiàn),測(cè)試全程,武浩手指和聲音都在顫抖,滿屏彈幕都在刷“見證歷史”。
有網(wǎng)友在彈幕留言:
那個(gè)在白紙上撲騰的小黑點(diǎn),有蝴蝶撲棱小翅膀的美感,也許能扇動(dòng)人類科技進(jìn)步的颶風(fēng)。
8月2日,更多消息傳來(lái),中科大團(tuán)隊(duì)稱初步測(cè)試材料表現(xiàn)出抗磁性,半懸浮。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,用計(jì)算機(jī)模擬確認(rèn)存在超導(dǎo)可能。
目前,華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)正在燒制第三爐樣品,驗(yàn)證最終超導(dǎo)性。
清華學(xué)者稱,室溫超導(dǎo)帶來(lái)的變革將遠(yuǎn)超人工智能。人工智能只是上一輪浪潮的迭代,而室溫超導(dǎo)將重新定義世界規(guī)則。
已知變化中,它能數(shù)秒完成電車充電,讓一切電子產(chǎn)品小型化,升級(jí)核磁共振,改變電力傳輸,顛覆能源格局,重塑地緣政治,連鎖變化將超出現(xiàn)有的想象。
一如里根在八十年代那次暢想中所言:
當(dāng)本·富蘭克林第一次從閃電中捕獲電力時(shí),沒有人夢(mèng)想過(guò)計(jì)算機(jī)或通信衛(wèi)星。
動(dòng)蕩不安的時(shí)代,陡然行至岔路,蕭條的世界意外打開門扉。目前,那道門只開縫隙,結(jié)局未定。
門外的我們,只能耐心等待,期待為真。
這或?qū)⑹俏拿髦陵P(guān)重要的節(jié)點(diǎn)。
一如蘋果從樹上掉下。
一如水壺噴射蒸汽。
一如特斯拉在海角點(diǎn)亮璀璨的電塔。
如果說(shuō),我們的人生所能經(jīng)歷最重要的歷史時(shí)刻。
那么,或許便是此刻。
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