科普幾句超導，不一定對
發布時間：2023-08-02 14:43:23
文章來源：雪球
超導體的主要性質是0電阻和抗磁性，0電阻好理解，但是不好測量；抗磁性
超導體的主要性質是 0 電阻和抗磁性，0 電阻好理解，但是不好測量；抗磁性就是大家說的磁懸浮那個性質，這個好測量，所以一種新材料是不是超導體，一般測量抗磁性作為判據。
LK-99 是不是常溫常壓超導體呢？有可能。目前來看還沒有電性判據能夠說明常溫常壓下的 LK-99 是超導體，有報道說電阻很高，比銅的導電性還差，但是測量體現出來如此之高的抗磁性，不能否定這是超導體的可能性，非超導體具有這么高的抗磁性，確實不多。
【資料圖】
也有一種可能性，這是一種以前我們不知道的高抗磁性材料，產生高抗磁性的機理和超導體不一樣。
1. 簡單解釋一下超導體的機理。
電子與電子是相互排斥的，同一個量子體系當中不能有兩個電子處于同一個量子狀態，這樣很多電子就會在能量的臺階上越積越高，這種粒子叫做 " 費米子 "，這種相互排斥叫做 " 泡利不相容 "。而以光子為代表的 " 玻色子 "，則不服從泡利不相容，大量的玻色子可以一起堆積在能量最低的狀態上。
1957 年 BCS 理論解釋了超導體的機理。在超導體當中，由于原子核組成的晶格網絡的存在，兩個電子能夠在晶格的幫助下形成動量相反的一對，物理學家把這一對電子看作一個準粒子，叫做 " 庫伯對 "。庫伯對的能量比滿足費米子規則的電子海的能量更低，需要外界輸入能量才能打破庫伯對，超導體當中的電子傾向于形成越來越多的庫伯對，都待在那個較低的能量水平上，這就好像兩個費米子結合成了一個玻色子，全部堆積到最低能量狀態上一樣。
需要注意的是，庫伯對電子并不是在空間當中兩個電子成雙成對，而是在動量空間里面成對的，也可以說是在希爾伯特空間里面聯系起來的。
堆積在最低能量狀態上的一大堆玻色子（庫伯對也是），我們叫做 " 玻色 - 愛因斯坦凝聚 "，除了超導體之外，還有一種常提到的例子是超流體，比如液氦，超流體可以永不停息地在環狀容器當中流動，也可以沒有任何阻礙地穿過任何毛細管，超導體沒有電阻，超流體沒有粘性。
這樣的物質，就好像不再是許許多多的粒子組成的，而像是一個整體，肉眼可見的宏觀物體可以用一個波函數來描述了，就好像我們的社會當中每個人都沒有了自己的思想，全都向著一個方向進行 " 偉大的進軍 "。
2. 對投資有什么影響？
簡單說就是沒有影響。
劃時代的材料革命，需要劃時代的產品，也需要漫長的時間。我舉一個革命性的材料的例子：不銹鋼。
不銹鋼便宜、結實、可回收，全球產量 5500 萬噸。不銹鋼的發明可以追溯到 1904 年，1912 年 304 不銹鋼前身就拿到了專利，在鋼鐵工業已經非常成熟的前提下，不銹鋼的大規模使用是 30 年代的事情了，克萊斯勒大廈使用了不銹鋼結構，不銹鋼也少量用在飛機上。
所以就算 LK-99 真的是第一種常溫常壓超導體，要真正商業化應用，可能也是 20-30 年之后的事情。
離我們更近的例子是石墨烯，石墨烯的基礎工作大約是 2004-2005 年之間的事情，2010 年就獲得了諾貝爾物理學獎，學界和工業界不可謂不重視。但是現在石墨烯有哪些大規模應用呢？還只是在部分材料如電池電極當中作為少量改性成分存在而已。
至于說石墨烯對石墨有多大的帶動作用，更是天方夜譚，所以 LK-99 的主要成分，鉛或者銅，需求應該也沒什么太大變化。
順便說一句，BCS 理論的提出者，巴丁、庫伯、施瑞弗 1972 年獲得諾貝爾獎，之后幾十年超導體才有一定的應用。這還是物理學當中離實踐最近的材料學，基礎研究到商業化應用，很少有 30 年之內快速發展的例子。
3. 開個腦洞。
既然庫伯對是 2 個費米子電子結成一對，表現出玻色子的性質，形成玻色 - 愛因斯坦凝聚，那么有沒有可能有 4 個電子、6 個電子結成玻色子性質的準粒子呢？有沒有可能 LK-99 只是一種高抗磁性物質，而不是超導體呢？
既然宇宙中存在著所有的電子都處于簡并態的物質（白矮星就是電子簡并態物質），那么從 2 個電子構成準粒子，到 4 個 6 個電子，一直到許許多多個電子構成準粒子，似乎也不是那么奇怪的一件事情嘛。
我就皮一下
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