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力场(6)

  但是这些磁悬浮装置极其昂贵。增加效率的方法之一是使用超导体,它们在被冷却到绝对零度左右的时候会完全丧失电阻。超导性是由海克·昂尼思(Heike Onnes)在1911年发现的。如果将某些物质冷却到绝对零度以上不足20K的范围内,电阻将会完全丧失。通常,当我们将金属的温度降低,它的电阻会逐渐减弱(这是因为在金属丝中原子的随机振动妨碍电子的流动,降低温度后这些随机运动也减少,因此电子流动的阻力变小)。可是,让昂尼斯大吃一惊的是,他发现某些特定材料的电阻在极端温度下突然变为零。

  物理学家们立刻认识到了这一结果的重要性。电源线在将电力经长距离传送的过程中会损失大量的能量。但若是电阻能被全部消除,电力就几乎可以毫无损失地进行传输。事实上,如果电力被置于金属线圈中循环流通的话,那电力可以流通数百万年,而能量丝毫无损。除此之外,只要用很小的代价就能用这些巨大的电流创造出力量非凡的磁铁。有了这样的磁铁,我们可以轻易抬起巨大的重量。

  尽管有了这些奇迹般的力量,但超导体的问题在于将大块磁铁浸入巨大容器所盛的超冷液体(supercooled liquid)中是非常昂贵的。想保持液体的超冷却状态就需要巨型制冷设施,这使得超导磁铁的代价昂贵得难以承受。

  但物理学家有一天或许能创造出“室温超导体”——固体物理学家们的圣物。在试验室中发明室温超导体将会激发第二次工业革命。能抬起汽车和火车的强力磁场将会变得非常廉价,以至于悬浮汽车或许会在经济上变得可行。有了室温超导体,在《回到未来》、《少数派报告》(Minority Report)和《星球大战》(Star Wars)中梦幻般的飞行汽车就会成为现实。

  原则上,人们可以系上一条用超导磁铁制成的腰带,它可以让人毫不费力地离开地面飘在空中。有了这么一条腰带,我们可以像超人那样在空中飞行。室温超导体是如此的非同凡响,以至于它们曾经出现在无数科幻小说中,比如拉瑞·尼文(Larry Niven)在1970年创作的《环形世界》(Ringworld)系列。

  几十年来,物理学家一直在室温超导体上进行探索,结果却徒劳无功。这已经成为一项冗长、混乱的程序,将材料一种一种地进行测试。但是,在1986年,一个被称为“高温超导体”的新级别物质被发现会在温度为绝对零度以上90度,或者说90K时成为超导体,这在物理界引起了轰动。水闸的阀门似乎被打开了,月复一月,物理学家们你追我赶地要打破下一个超导体的世界纪录。有那么短暂的一刻,室温超导体的可实现性似乎要跳出科幻小说的书页进入我们的起居室。可是在多年的极速前进之后,对于高温超导体的研究进程开始放慢了。

  目前,高温超导体的世界纪录由一种叫汞铊钡钙铜氧化合物的物质所保持,它在138K(-135°C)时成为超导体。这一相对较高的温度离室温超导体仍有很大距离。但是138K这一纪录仍然具有重要意义。氮在77K液化,而且液氮的价格和普通的牛奶差不多。因此,普通的液氮可以用相当低廉的代价冷却这些高温超导体(当然,室温超导体根本用不着冷却)。

  令人非常尴尬的是,目前没有理论能解释这些高温超导体的性质。事实上,一块诺贝尔奖牌正等待着某个能解释高温超导体如何运作的敬业的物理学家来领取(这些高温超导体是由被排列成特殊层次的原子制成的。许多物理学家建立理论,解释怎样将陶瓷材料进行分层能使得电子在各个层次间自由流动成为可能,从而形成了超导体。可是这一过程究竟如何具体运作仍是一个谜)。

  
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