宇宙不允许作弊，但室温超导真的可行！
3月3日，《凝聚态物理期刊》发表一项开创性研究，发现我们宇宙的基本物理常数实际允许超导体在室温下工作！伦敦玛丽女王大学的科学家们通过严谨的理论推导，证明了超导临界温度的理论上限可高达1000K，这一发现彻底可能改变我们对超导现象的认知，为实现无损电力传输、磁悬浮高速列车、超强磁共振成像等技术开辟了全新的可能性。
从神秘现象到天价冷却超导，这个神奇的物理现象，自1911年被荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）发现以来，一直是科学家们孜孜不倦追寻的目标。当时，昂内斯惊讶地发现汞在接近绝对零度（约-273.15℃）时，电阻突然完全消失了！随后的一百多年里，科学家们一直在与严寒作斗争，试图寻找在更高温度下工作的超导体。
为什么超导如此重要？因为在常规导体中，电子流动时会不断与原子碰撞，产生热量，这就是为什么你的手机会发热，电线会有能量损耗。而在超导体中，电子神奇地配对成"库珀对"，和谐地流动而不产生任何阻力，电能可以100%无损传输，这简直是能源革命的基石！
然而这一切都伴随着一个巨大的"但是"——严苛的温度条件。即使是最先进的"高温"超导体，也需要液氮冷却到零下100多度才能工作。如此昂贵的冷却系统让超导技术的广泛应用成为奢望。
科学家们一直在问：这是技术限制，还是宇宙法则的约束？室温超导到底可不可能存在？
基本常数中的惊人发现现在这个问题终于有了答案。伦敦玛丽女王大学的科斯蒂亚·特拉琴科（Kostya Trachenko）教授和剑桥大学的克里斯·J·皮卡德（Chris J. Pickard）教授带领的研究团队发现，超导体的温度上限并非技术问题，而是由宇宙的基本物理常数决定的。
研究团队通过严谨的理论推导，发现一个简单而优雅的方程：超导温度的上限与电子质量、电子电荷、普朗克常数以及电子质量与质子质量的比值密切相关。这些常数共同决定了原子在固体中可以振动的最高频率，进而限制了超导临界温度。
当他们将这些常数代入方程后，得到了一个令人震惊的数字：超导温度的理论上限在100-1000K之间，这意味着室温（约300K）非常舒适地落在这个范围内！
"这个发现告诉我们，室温超导并没有被宇宙的基本法则排除，"皮卡德教授兴奋地解释道，"科学家的梦想仍然可能实现。"
更令人振奋的是，团队通过Eliashberg函数优化，在数值上验证了这一结论，得到的超导温度上限约为600K，完全符合他们的理论预测。这一结果已经被独立研究确认。
宇宙的微妙平衡但故事远不止于此。研究团队进一步探索了一个更深刻的问题：如果我们宇宙的基本常数不同，超导现象会如何变化？
假设基本常数的值使得超导上限仅为百万分之一开尔文，那么超导现象将微弱到无法被人类观测到，科学家们甚至不会知道有这种现象存在。相反，如果常数使得上限达到一百万开尔文，超导将是如此普遍，以至于我们的电水壶都会超导而非发热！
简单来说就是，电线将会超导而不会发热，你想用电水壶烧开水，那就是痴心妄想！
这一发现令人深思：我们之所以积极寻找室温超导体，正是因为我们宇宙的基本常数将超导温度上限设定在了100-1000K范围内，而我们的"室温"恰好落在这个范围里。这是巧合，还是宇宙的精细调谐？
室温超导仍是挑战尽管这项研究证明了室温超导在理论上是可能的，但现实中仍存在巨大挑战。目前最高超导温度记录约为250K，而且需要极高压力环境。
如果室温超导材料最终被发现并商业化，将彻底改变我们的能源基础设施、计算能力和医疗技术。
幸运的是，对于超导体而言，宇宙的法则给了我们一个慷慨的上限，足够让室温超导成为可能。既然知道了基本常数允许的极限，科学家们可以更有针对性地开发新材料和新结构，以接近这一理论上限。
参考文献：
1. Trachenko, K., Monserrat, B., Hutcheon, M., & Pickard, C. J. (2025). Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants. Journal of Physics: Condensed Matter. DOI: 10.1088/1361-648X/adbc39
2. Trachenko, K., Monserrat, B., Hutcheon, M., & Pickard, C. J. (2024). Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants. arXiv: 2406.08129
