科普几句超导，不一定对

发布时间：2023-08-02 14:43:23 文章来源：雪球

超导体的主要性质是0电阻和抗磁性，0电阻好理解，但是不好测量；抗磁性

超导体的主要性质是 0 电阻和抗磁性，0 电阻好理解，但是不好测量；抗磁性就是大家说的磁悬浮那个性质，这个好测量，所以一种新材料是不是超导体，一般测量抗磁性作为判据。

LK-99 是不是常温常压超导体呢？有可能。目前来看还没有电性判据能够说明常温常压下的 LK-99 是超导体，有报道说电阻很高，比铜的导电性还差，但是测量体现出来如此之高的抗磁性，不能否定这是超导体的可能性，非超导体具有这么高的抗磁性，确实不多。

【资料图】

也有一种可能性，这是一种以前我们不知道的高抗磁性材料，产生高抗磁性的机理和超导体不一样。

1. 简单解释一下超导体的机理。

电子与电子是相互排斥的，同一个量子体系当中不能有两个电子处于同一个量子状态，这样很多电子就会在能量的台阶上越积越高，这种粒子叫做 " 费米子 "，这种相互排斥叫做 " 泡利不相容 "。而以光子为代表的 " 玻色子 "，则不服从泡利不相容，大量的玻色子可以一起堆积在能量最低的状态上。

1957 年 BCS 理论解释了超导体的机理。在超导体当中，由于原子核组成的晶格网络的存在，两个电子能够在晶格的帮助下形成动量相反的一对，物理学家把这一对电子看作一个准粒子，叫做 " 库伯对 "。库伯对的能量比满足费米子规则的电子海的能量更低，需要外界输入能量才能打破库伯对，超导体当中的电子倾向于形成越来越多的库伯对，都待在那个较低的能量水平上，这就好像两个费米子结合成了一个玻色子，全部堆积到最低能量状态上一样。

需要注意的是，库伯对电子并不是在空间当中两个电子成双成对，而是在动量空间里面成对的，也可以说是在希尔伯特空间里面联系起来的。

堆积在最低能量状态上的一大堆玻色子（库伯对也是），我们叫做 " 玻色 - 爱因斯坦凝聚 "，除了超导体之外，还有一种常提到的例子是超流体，比如液氦，超流体可以永不停息地在环状容器当中流动，也可以没有任何阻碍地穿过任何毛细管，超导体没有电阻，超流体没有粘性。

这样的物质，就好像不再是许许多多的粒子组成的，而像是一个整体，肉眼可见的宏观物体可以用一个波函数来描述了，就好像我们的社会当中每个人都没有了自己的思想，全都向着一个方向进行 " 伟大的进军 "。

2. 对投资有什么影响？

简单说就是没有影响。

划时代的材料革命，需要划时代的产品，也需要漫长的时间。我举一个革命性的材料的例子：不锈钢。

不锈钢便宜、结实、可回收，全球产量 5500 万吨。不锈钢的发明可以追溯到 1904 年，1912 年 304 不锈钢前身就拿到了专利，在钢铁工业已经非常成熟的前提下，不锈钢的大规模使用是 30 年代的事情了，克莱斯勒大厦使用了不锈钢结构，不锈钢也少量用在飞机上。

所以就算 LK-99 真的是第一种常温常压超导体，要真正商业化应用，可能也是 20-30 年之后的事情。

离我们更近的例子是石墨烯，石墨烯的基础工作大约是 2004-2005 年之间的事情，2010 年就获得了诺贝尔物理学奖，学界和工业界不可谓不重视。但是现在石墨烯有哪些大规模应用呢？还只是在部分材料如电池电极当中作为少量改性成分存在而已。

至于说石墨烯对石墨有多大的带动作用，更是天方夜谭，所以 LK-99 的主要成分，铅或者铜，需求应该也没什么太大变化。

顺便说一句，BCS 理论的提出者，巴丁、库伯、施瑞弗 1972 年获得诺贝尔奖，之后几十年超导体才有一定的应用。这还是物理学当中离实践最近的材料学，基础研究到商业化应用，很少有 30 年之内快速发展的例子。

3. 开个脑洞。

既然库伯对是 2 个费米子电子结成一对，表现出玻色子的性质，形成玻色 - 爱因斯坦凝聚，那么有没有可能有 4 个电子、6 个电子结成玻色子性质的准粒子呢？有没有可能 LK-99 只是一种高抗磁性物质，而不是超导体呢？

既然宇宙中存在着所有的电子都处于简并态的物质（白矮星就是电子简并态物质），那么从 2 个电子构成准粒子，到 4 个 6 个电子，一直到许许多多个电子构成准粒子，似乎也不是那么奇怪的一件事情嘛。

我就皮一下

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/xz

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