解读｜理论可行，所以韩国科学家室温超导反转了？其实完全没有

·这篇理论文章的结果即使是正确的，意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离，就好比从预测某位孕妇可能要生了，到预测这位小朋友将来能得诺贝尔奖，那么大。

关于最近韩国科学家宣称的室温常压超导，我已经写了一篇文章，基本解释清了这个问题。最基本的结论是，他们的数据不足以支撑自己的宣称，实际上没有任何零电阻的证据，他们错把一个没有超导的材料当成了超导。

这不是我一个人的看法，而是超导实验专家、南京大学闻海虎教授的看法。他在接受《科技日报》采访时，分析了各种实验数据的错漏，得到结论，这是超导假象。

闻海虎教授在科技日报微博称韩国团队的超导是超导假象。

其实两个月之前，闻海虎老师刚刚在《Nature》上发了篇文章，证伪了3月引发轰动的罗切斯特大学Ranga Dias教授宣称的室温超导。

Dias研究组在《Nature》上的文章《一种氮掺杂镥氢化物中近常温常压超导的迹象》

闻海虎研究组在《Nature》上的文章《Lu-N-H材料近室温超导不存在》

除了闻老师的解读之外，我从我对科学规范和对超导的了解出发，也能看出很多荒诞之处。例如韩国团队第一篇文章的标题叫做《第一个室温常压超导体》（The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor），摘要第一句话是“全世界第一次，我们成功地合成了室温常压超导体（临界温度超过400 K，即127℃）……”（For the first time in the world, we succeeded in synthesizing the room-temperature superconductor (Tc ≥ 400 K, 127℃) working at ambient pressure with a modified lead-apatite (LK-99) structure.）前两位作者的单位写的是“量子能源研究中心股份有限公司”（Quantum Energy Research Centre, Inc.）。诸如此类，这些都是典型的民科作风，极大地降低了他们的可信度。 

《第一个室温常压超导体》

韩国科学家出示的最强的证据，是所谓超导磁悬浮的视频。

韩国科学家论文中的超导磁悬浮图（第二篇预印本的图4(b)）。

但对内行来说，这反而是他们没有实现超导的证据。因为如一个以色列特拉维夫大学科学家2011年的科普视频所示，真正的超导磁悬浮是完全的浮在空中，而不是像韩国团队的样品这样一侧靠在底座上。更厉害的是，超导体还可以悬浮在磁体的下方！然后你把它推一下，它就会在下方悬空绕着磁体转圈。前述视频，相形之下就像《西游记》第二回里菩提祖师说孙悟空，“这个算不得腾云，只算得爬云而已”！

真正的超导体能够磁悬浮在磁体下方。

此外，我虽然不是超导专业的，但作为理论工作者，也知道一点超导领域的基础知识：根据解释常规超导的BCS理论，常压下的超导转变温度不能超过40 K，这叫做麦克米兰极限（McMillan limit）。

1972年诺贝尔物理学奖（https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1972/summary/）

后来发现了不少超过这个极限的超导体（如铜氧化物超导和铁基超导），于是学术界就把它们称为高温超导。

1987年诺贝尔物理学奖颁给两位发现铜氧化物超导的科学家（https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1987/summary/）

一个关键点是，高温超导的理论至今没有建立起来。也就是说，只要是在常压下超过40 K的超导，就必然是BCS理论不适用的，必然需要某种现在还不清楚的理论。只要是学过超导理论的，都知道这一点。

由此就能看出这群人一个巨大的疑点。他们宣称的既然是400 K而且常压的超导，那自然是超出麦克米兰极限，自然是需要某种新理论解释的。然而他们居然三言两语就给出了一个解释，说这种超导来自Cu2+离子取代Pb2+离子导致的体积收缩，而不是来自外界因素如温度和压强（The superconductivity of LK-99 originates from minute structural distortion by a slight volume shrinkage (0.48%), not by external factors such as temperature and pressure. The shrinkage is caused by Cu2+ substitution of Pb2+(2) ions in the insulating network of Pb(2)-phosphate and it generates the stress）。这就是完全不对的，即使这个实验现象是真的，也根本不应该有这样简单的理论解释。

所以综合这些疑点，我觉得最合理的解释是，这群人基本是超导的外行，处于“不知道自己不知道”的水平。

达克效应

历史上这样的例子很多。例如2016年就有一位老兄，发了篇预印本文章，标题叫做《373 K超导体》（373 K Superconductors），他的单位赫然就叫做“373 K超导体私人研究所”（373K-SUPERCONDUCTORS, Private Research Institute）！

《373 K超导体》

我这篇文章发了以后，这两天还有不少人在传，说某某单位复现了韩国团队的实验结果、某人发了理论文章解释这个材料为什么能超导之类（室温超导复现失败？北航连发两文未发现超导磁悬浮，但美国国家实验室计算证实理论上存在）。实际上，仔细看看就会发现，都不出我上面解读的这些范围。

这其中，我觉得我可以特别解读一下那篇所谓解释了超导的理论文章。因为这个理论刚好在我的知识范围之内，而在中文互联网上可能还没有专业人士出来解读，所以有不少误解，以为它有多大的重要性。

此文的标题叫做《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》（Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite），基本内容是说作者（此文只有一位作者）做了密度泛函理论（density functional theory）计算，发现这种材料在费米能级具有相关的孤立平坦能带，这是高温超导材料的普遍信号。

《铜取代的铅磷酸盐磷灰石中相关孤立平坦能带的起源》

这个计算很可能是正确的，但这个计算结果能说明的问题其实是很少的。密度泛函理论我读博士的时候就整天用，它是目前最常用的电子结构计算方法之一。

1998年诺贝尔化学奖颁给两位对计算化学做出巨大贡献的科学家，其中Walther Kohn的获奖理由就是“由于他发展了密度泛函理论”（https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1998/summary/）

然而需要明白（下面的话我是对内行说的，可能至少需要化学专业研究生的水平才能完全理解），能带是一种平均场近似的语言（平均场的意思是，假定对于一个电子而言，其他电子的影响可以描述成一个平均的场，而跟这些电子的瞬间位置无关，这样就可以把各个电子的运动分开考虑）。跟平均场相对的叫做强关联（即多个电子的运动互相关联，不能把它们分开），强关联会给计算增加极大的困难。超导是一种强关联现象，而强关联现象目前没有精确的计算方法。

因此，用这种计算是不能可靠地预测超导的，最多只能说在这种近似理论下得到这种结果，是有利于出现超导的，但是不是真的超导，没法算出来。这也正是我前面说的，高温超导理论目前还没建立起来，谁也不能单凭理论计算就确定某个材料能“高温”超导。假如有这样的理论，提出者早就得诺贝尔奖了。

而且别忘了，BCS理论的麦克米兰极限仍然存在，这是个严格的理论。所以即使通过平均场计算预测某个材料可能有超导，也只能在超导转变温度低于40 K的时候做比较定量的预测。如果超过了40 K，仍然是理解不清的。所以，这篇理论文章的结果即使是正确的，意义也很有限。它离解释室温常压超导的距离，就好比从预测某位孕妇可能要生了，到预测这位小朋友将来能得诺贝尔奖，那么大。

大家明白了吗？

（作者袁岚峰，系中国科学院科学传播研究中心副主任，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，科技与战略风云学会会长。原标题《韩国科学家的室温超导反转了？其实完全没有 | 袁岚峰》，本文首发“风云之声”微信公众号，澎湃科技获作者授权转载。）