作者：罗会仟(中国科学院物理研究所)
科幻电影《阿凡达》里的室温超导体“Unobtanium”
1. 室温超导：科幻 or 现实？
在科幻电影《阿凡达》里，人们为了开发潘多拉星球上的宝贵资源不惜一切代价大老远跑到外星球去，究竟挖什么宝贝呢？电影里揭秘道，是一种叫做“Unobtanium”的地球上没有的神奇室温超导矿石。这室温超导体具有异常强大的力量，以至于依赖潘多拉星磁场就足以悬浮起含有这类矿石的一座座“哈利路亚”大山，其经济价值无可估量[1]！
和平主义者也许会想：如果在地球上就找到了或者人工合成了室温超导体，那么或许就没必要远征宇宙，从而可以避免和外星人发生流血冲突了。
室温超导体，真的可以有？
2016年三月和六月，著名的科研论文预印本网站arXiv.org先后贴出了两篇论文，号称发现了373 K 的超导体和350 K的超导迹象[2][3]。从科学定义上，一般认为300 K就是室温(0 ℃相当于273 K，300 K则相当于27 ℃)。因此，373 K 和 350 K都高于室温，这是否意味着室温超导体就此被发现了呢？
对于不做超导研究的公众来说，部分是将信将疑，部分是欢呼雀跃。
等等，先别高兴的太早！
且不论其真假与否，在国内外绝大多数超导科研者眼中，这两篇论文纯属YY，根本不值得一看。换句话说，在任何超导国际会议中，没有一个人会提这茬。
为什么科学家对室温超导体的发现，会反应如此冷淡呢？
我们下面就从超导的探索历史来窥见一二。
arXiv上关于室温以上超导电性的报道
2. 超导，是个啥玩意儿？
要说室温超导是啥，先得回答什么是超导。
从字面意思上，超导就是超级导电之意。
超导体导电能力有多强？
在一定温度(定义为超导临界温度)之下，超导体电阻为零[4]。尽管严格意义上的零电阻无法测量出来，但是精确实验表明，超导材料的电阻率要小于< 10^-18 Ω ? m，要比导电性最好的金属如银、铜、金、铝等(也是目前电线的主要成分)要整整低了10个数量级！
这意味着，在闭合超导线圈中感应出1A的电流，需要近一千亿年才能衰减掉，比我们宇宙的年龄(138 亿年)还要长！因此，我们有充分的理由认为超导态下电阻为零[5]。
第一个超导体——金属汞，由荷兰科学家卡末林?昂尼斯等人在1911年发现，并因此获得了1913年诺贝尔物理学奖[6]。
形成神奇的零电阻态的同时，超导体还“修炼”成了另一种神奇的“金钟罩铁布衫之功”——可以把体内的所有磁力线排出外面，体内的磁感应强度也为零！
无论是先置入外磁场中后降温到超导态，还是先降温到超导态再放入外磁场中，外磁场的磁力线都无法穿透到超导体内部，超导体具有“完全抗磁性”。该效应于1933年被德国科学家沃尔特?迈斯纳发现，又被称为“迈斯纳效应”[7]。
超导的零电阻效应和迈斯纳效应(完全抗磁性)
只有同时具有零电阻效应和完全抗磁性这两大神奇物性的材料，才能从科学意义上称之为超导材料！
只有同时具有零电阻效应和完全抗磁性这两大神奇物性的材料，才能从科学意义上称之为超导材料！
只有同时具有零电阻效应和完全抗磁性这两大神奇物性的材料，才能从科学意义上称之为超导材料！
重要事情说三遍！！！
从微观上来说，超导态是电子的一种宏观量子有序态。超导的出现实际上是电子群体“手牵手”配对并凝聚的过程。
尽管我们习惯认为两个带负电的电子永远因为库仑作用而相斥，但是，倘若它们因为某种间接作用而发生微弱的相互吸引呢？那么，原本是冤家的电子将各自寻找合适的伴侣而两两配对，电子对们将在量子力学的效应下实现“步调一致”的行走模式，最终集体凝聚到了稳定的低能组态——超导态。
因为配对电子动量相反，所以当其中某个电子受到散射发生能量损失，另一个反方向运动的电子就会受到类似散射但发生能量增加，电子对保持能量不损失的状态继续运动，出现宏观零电阻态。而电子对们的集体抱团行为，形成了良好屏蔽效应，磁力线也很难渗透到内部，也就有了完全抗磁性[8]。
【免责声明】本文仅代表作者个人观点，与IT09数码网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。您若对该稿件内容有任何疑问或质疑，请联系本网将迅速给您回应并做处理。