迎接超导体时代

墨影子
2023-08-08
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LK-99的新型超导材料(韩国高丽大学官网)

科技领域的每一次重大发现都会引起深远的影响。近期,一项潜在的科技突破,在网路上引起了广泛的关注与热议,来自高丽大学的研究团队声称,可能已经开发出了一种名为LK-99的新型超导材料。这种材料的特性十分惊人,即便在常温常压的环境下,依然能够保持其超导特性。

然而,因为过去出现过对类似发现的错误宣传,这个消息在公众面前并没有立即获得信任。众多疑虑和质疑声音中,最为人们所关注的是,迄今为止,还没有其他的研究团队能够成功复制这项研究成果。这使得人们对其真实性产生了更大的疑问。

然而,假设这个消息是真实的,假设这个名为LK-99的材料真的具有在常温常压下保持超导性的特性,那么,它将会带来怎样的影响呢?它可能会如何改变我们的生活,或者甚至改变世界呢?

不妨让我们展开想像,其实,我们正在谈论的可能是一场科技领域的根本性革命。如果我们要在历史上找到对应的例子,那么,这个革命的规模可能不亚于晶体管或发电机的发明,那两项伟大的发明,都在当时的时代引领了科技的飞跃,推动了社会的巨变。而如今,也许我们正在站在一个新的历史节点上,目睹著下一次重大科技革命的曙光。

什么是超导体?

超导体是一种独特的材料,其特性让科学家们都为之著迷。当处于适当的环境条件下,这类材料能够表现出零电阻,同时会产生磁场,这意味著它能够极高效率地传导电流,且几乎没有热损耗。此外,它还能产生强烈的磁场。

尽管超导体的实用性早已被人们所熟知,但在过去的几十年中,它们的应用一直受到限制。主要的原因在于,大部分超导材料需要用液氮冷却至接近绝对零度的环境下,才能展现超导性。维持这种低温环境需要高度复杂且昂贵的设备,这在很大程度上限制了它们的实际应用。譬如,使用超导磁体的MRI扫瞄器体积庞大,造价昂贵。又如,实验性聚变反应炉的规模巨大,费用不菲。就连那些表现出了巨大改进潜力的试点项目,如2021年芝加哥北部的联邦爱迪生公司使用超导体的输电线项目,也因为同样的原因而被搁置。

而那些在室温下能够表现出超导性的材料,它们也只能在压力高达167万个大气压的条件下才能发挥超导性,这几乎使得它们无法在实际中应用。

然而,LK-99的出现可能会改变这一切。如果LK-99确实能在室温和常压下展现超导性,那么这将从根本上颠覆我们对超导体的认知,使其在众多应用中大放异彩。

室温常压超导体能彻底改变交通运输

超导材料具有极大的潜力,能够对许多领域带来深远影响,其中最引人注目的是它们在发电和输电领域的应用。通过零电阻线路,它们能承载超过铜线两百倍的电流,无需产生热量或者损耗,且适用范围更广,成本更低。

更具吸引力的是,超导体在能量储存领域的巨大潜力。若将超导材料构成闭环,让电荷在其中流动,这些电荷可以在闭环中无限期运行,不会有任何损耗。这使得超导体可以被用来储存能源,为间歇性的可再生能源,如风能和太阳能,提供一种经济实用的储存方式。而这一切都意味著,未来的电池将更轻便,充电速度更快,能量密度更高。

而且,超导材料生成的磁场可以使聚变反应炉的体积缩小数个数量级,虽然可能不能直接用于驱动汽车或照明房屋,但这些设备可以足够小,足够便宜,到处可见,甚至可以随身携带。更为重要的是,清洁无尽的能源将使能源短缺和对碳排放的担忧成为历史。

此外,超导材料可以将磁悬浮技术提升到一个全新的水平。磁悬浮列车将更加快速,效率更高,制造成本更低,更为普遍。而且这种技术也将逐步普及,直到有轨电车可以在马路上悬浮,甚至可能有使用磁悬浮技术的汽车和滑板,甚至可能有建筑物使用这种悬浮技术来维护和主动支撑其结构,电器只要充电,不需要一直给电。

再者,超导材料也能对推进系统产生深远影响。由于电池更轻、更强大,电动机更高效、更强大,全电动飞机和其它飞行器的尺寸可以做得更大,速度更快,航程更远。我们甚至有可能看到装备磁流体动力喷射装置的船只,可以快速且安静的方式前进。

室温常压超导体迎来计算机新时代

我们有可能见证计算机科技彻底改革的景象。CPU可能在无需冷却系统或电流泄漏的情况下制造,从而实现更快的运行速度和更高的效率。此外,量子计算机可能以量子位的形式运行,这是一种类似于晶体管的量子计算方式,它不需要低温支持系统。大量的量子位可以紧密集成,并通过超高速数字链接相互连接。仅需一步,量子计算机就可能走出实验室,成为21世纪PC的未来。

超导体技术可能让感测器系统与低温环境下一样敏感,即使在量子水平上,设备的尺寸可能会显著缩小。想像一下,患者可以佩戴的MRI扫瞄器和类似设备,或者像手机摄像头一样方便使用的先进成像系统。或者想像一个像詹姆斯.韦伯太空望远镜那样灵敏的望远镜,只不过它的尺更小而且能够大规模的生产。

意想不到的可能性

然而,那些尚未涌现在我们视野中的应用,将会是最具变革力的。倒回到20世纪80年代,计算机体积庞大,价格不菲,操作复杂,以至于只有拥有布尔逻辑博士学位的人才有资格使用它们。这导致了一个结果,即即便是顶尖的计算机科学家,他们的实践经验也相当有限,对计算机的理解也相当肤浅。因此,他们对计算机的理解常常处于两个极端,要么过度夸大,要么低估。

然而,随著硅晶元的问世,计算机的体积缩小,计算机从实验室走向办公室,再从办公室走入千家万户。每天,数以百万计的人在使用计算机,他们有机会与这个设备进行亲密接触。从软体工程师到学生,人们开始逐渐理解,计算机不只是一台进行数字运算的机器,而是一台能处理数据的设备,它们并非无所不知,反而是个有用却有些呆头呆脑的助手。同时,计算机也开始从一台独立的设备,变为一种可以嵌入各类技术和日常生活中的组件。

自那以后,计算机革命就如火如荼地展开,带给我们一项又一项的数字化创新,包括网际网路、一个包含人类历史上最丰富知识的虚拟图书馆、ChatGPT、智能手机、社交媒体,以及各种各样的模因。

或许,室温超导体也会走上同样的道路,它们会如此深入我们的生活,以至于我们对它们的存在视而不见。但是目前一切尚未成定局,人类仍在摸索LK-99是否真的有效,是否可以制造得出来。

 

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