第三百七十八章 招揽（1/2）

物理学家们为了阐明超导体的机理，提出了多种理论，包括1935年提出的，用于描述超导电流与弱磁场关系的london方程，1950到1953年提出的，用于完善london方程的pippard理论，1950年提出的，用于描述超导电流与强磁场（接近临界磁场强度）关系的gl理论；1957年提出的，从微观机制上解释第一类超导体的bcs理论……一直到现在，科学家开始提出通过量子相变实现超导的新机制：即量子自旋霍尔绝缘体的拓扑缺陷凝聚形成超导体。

这里面，比较重要的就是gl理论和bcs理论。

gl理论是在朗道二级相变理论的基础上提出的唯象理论。

理论的提出者是京茨堡和朗道。

gl理论的提出是基于以下考虑：当外界磁场强度接近超导体的临近磁场强度时，超导体的电流不服从线性规律，且超导体的零点振动能不可忽略。

gl理论的最大贡献在于预见了第二类超导体的存在。

从gl理论出发，可以引出表面能k的概念。

当超导体的表面能k＞1/√2时，为第一类超导体；当超导体的表面能k＜1/√2时，为第二类超导体。

bcs理论则是以近自由电子模型为基础，以弱电子－声子相互作用为前提建立的理论。

理论的提出者是巴丁（***ardeen）、库珀（l.v.cooper）、施里弗（j.r.schrieffer）。

bcs理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。

简单地说，我们可以把电子比喻成一只只有一个翅膀的小蜜蜂，这样的小蜜蜂是飞不起来的，但两只这样的小蜜蜂结合在一起，翅膀一左一右煽动，就可以飞起来了。

对于库珀对产生的原因，bcs理论做出了如下解释：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，没有电阻，形成超导电流。

bcs理论很好地从微观上解释了第一类超导体存在的原因，理论的提出者巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年诺贝尔物理学奖。

但bcs理论无法解释第二类超导体存在的原因，尤其是根据bcs理论得出的麦克米兰极限温度（超导体的临界转变温度不能高于40k），早已被第二类超导体突破。

直到现在，物理学界也没有形成一个获得普遍认可的超导形成机制。

至于在高温超导体的探索上，学术界倒是取得了不少进展。

1986年，缪勒和柏诺兹发现一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物labacuo4具有高温超导性，临界温度可达35k（﹣240.15c）。

由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义很大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。

此后，高温超导的研究迅速发展。

在中美等国科学家的推动下，该记录在五年内不断刷新。

并于1994年创下了常压135k，高压164k的临界温度新纪录。

然而，铜氧化物高温超导材料属于氧化物陶瓷，缺乏柔韧性和延展性，容易在承载大电流时失去超导电性而迅速发热，应用起来存在许多技术难度。

而且，其物理性质及其复杂，难以被现有理论框架解释。

到了2008年，日本科学家发现了铁砷化物体系中存在26k的超导电性，在中国科学家的努力下，这类超导材料的临界温度很快突破了40k，甚至在块体材料中实现了55k的超导电性。

于是新一代超导家族铁基超导宣告发现。

只是这类超导体大多含砷或者碱金属，对空气敏感，应用方面同样存在很多的局限性。

至于室温超导体是否存在，目前学术界普遍是认为存在的，日本科学家甚至将寻找到400k以上的超导体作为其远景目标。

但要百分之百确认一个室温超导体的存在，却不是一件容易的事。

毕竟要判断一个新材料是否是超导体，必须同时具备零电阻效应和完全抗磁性两大特征，电阻不降到零或者抗磁性很差都不能百分之百断定是超导。

历史上，有多个“超导体”因为没有确切证据，而被科学家戏称为可疑超导体，简称uso，和传说中的ufo有的一拼。

在这些uso中，有的宣称达到了200k甚至400k都有超导电性，却从来没有被更多的实验证明过。

甚至有些人为了谋取个人利益，干脆进行学术造假。

比如一位叫做简·亨德里克·肖恩的德国人，曾经在2001年疯狂灌水，声称在c60等材料中发现了52k以上的高温超导电性以及其他一系列电子器件应用，其论文产出效率达到了每八天一篇的速度。

最终，物理学家们发现他的论文几乎全部都进行了数据造假。

science系列杂志2002年撤稿七篇，nature系列杂志2003年撤稿八篇，其他学术期刊也纷纷撤稿数十篇。

后来他的母校看不下去了，撤销了他的博士学位，这桩丑闻轰动了整个学术界，肖恩也被称为物理学界五十年一遇的大骗子。

虽然如此，学术界对于室温超导体的热度始终不减。

特别是近年来，几乎每个月都有新的超导体被发现。

其中比较重要的有2015年，德国科学家a.p.drozdov发现了硫化氢在200万个大气压下具备203k的超导电性，但如此苛刻的条件，也就只能在实验室里才能完成。

到了2019年，a.p.drozdov团队又证实了压强为100万个地球大气压强时，各种富含氢的镧系金属氢化物在250k也就是零下二十度左右变成超导体。

可以说，在实验室层面，距离真正意义上的室温超导体只一步之遥了。

另外一个比较重要的发现，则与中国人有关。

2018年，麻省理工jarilloherrero团队在实验中发现，双层石墨烯在扭转角度1.1度，温度1.7k时，出现了超导现象。

这篇论文的第一作者是麻省理工博士生，一位1996年出生，来自中国的天才少年曹源，当年他凭借这一发现，荣登《自然》2018年度影响世界的十大科学人物榜首。

双层石墨烯超导的临界温度很低，只有1.7k，基本不具备实用价值。

这一发现之所以重要，因为它呈现了一种全新的物理现象，和其他超导材料完全不同，这对超导原理的解释以及寻找高温超导材料意义重大。

花了将近一周的时间，庞学林梳理完现实世界关于超导体的研究现状，得出的结论就是：电磁相互作用的对称破缺必然导致电子集群运动的变化，从而触发超导现象。

这是超导在实用领域的一个定义，也是学术界关于超导体的唯一一个共识。

至于理论方面的解释，那就八仙过海各显神通了。

……

梳理当前超导体材料的研究现状，只是庞学林的第一步，接下来，庞学林还要把自己从乡村教师世界、黑暗森林世界以带回的相关技术论文全部研究一遍。

乡村教师世界，庞学林获得了源自碳基生命联盟的量子计算机技术；黑暗森林世界，他获得的则是电磁轨道推进技术以及空天飞机技术全套资料。

此前庞学林一直没时间进行仔细研究，因此，他需要闭关一段时间，将这些技术全部进行消化吸收后，才能真正开始部署电磁轨道推进技术以及空天飞机技术的研发工作。

而且，庞学林有百分之八十的把握，从这些资料中获得室温超导体的相关线索。

这天上午，庞学林刚抵达办公室，就对左亦秋道：“小左，帮我看一下今后一周的行程安排。”

“庞教授，10月12日，也就是明天上午您要出席金龙集团首座金龙电池工厂的落成仪式，后天江大庞学林数学中心正式揭牌，您也得参加，10月15日到20日，是钱塘实验室以及江城高等研究院集中面试时间，到时候会有超过一百位从全球各地赶过来的学者与您会面……”

庞学林沉吟片刻，抬头道：“诺贝尔奖颁奖典礼是什么时候？”

“12月10日。”