搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第23期，对话中国科学院物理研究所任治安研究员。

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嘉宾简介：

任治安，中国科学院物理研究所研究员，长期从事新型高温超导体的探索研究。

划重点：

1. 新的现象在科学上需要进行严格的验证。

2. 验证的第一步是要做出相同的材料，目前的报道还没有看到。

3. 韩国室温超导反应产物具有多种可能性，给验证实验带来很大麻烦。

4. 超导是0和1的问题，是真是假其实很好判断，但验证需要时间。

5. 超导应用范围非常广泛，几乎所有有电、有磁的情况下都可以用到。

6. 室温超导的突破无论对科学还是技术都会带来巨大的影响。

出品 |搜狐科技

作者 |周锦童

编辑 |杨锦

目前韩国科研团队宣称发现了全球首个室温常压超导材料：铜掺杂的铅磷灰石（LK-99），引爆全球舆论。一时间，全球科研团队和科学家们都开始在实验室里“烧炉炼丹”，各种复现室温悬浮视频与实验结果频频爆出，面对网络上五花八门、铺天盖地的信息，网友已不知是真是假、何去何从。

对此，搜狐科技对话了中国科学院物理研究所任治安研究员，他表示：“目前这一现象既没有证实也没有彻底否定，网上的很多信息不要轻信。”的确，科学研究的范式就是发现与验证。突破性的科学发现是需要科学家同行们花时间进行严格验证的，而验证的第一步就是要完全复制。

“证伪比证实还要麻烦，如果想要否定一个现象，就需要做出一个一模一样的材料来，如果性质完全不同则是证伪。在这个室温超导的报道中，韩国科学家使用Pb2[SO4]O和Cu3P反应生成Pb10-xCux(PO4)6O (0.9

引爆舆论除了这个室温以外，就是韩国团队给出了看似非常简单的合成方法，短时间内有了很多验证实验。但细心者会发现这个化学方程式完全配不平的问题，这导致样品中必然有大量的铜剩余，反应产物不唯一，是个混合物。

同时在高温制备时样品中有气相成分产生，这对于固相反应很不利，会导致反应产物的多变，从而使得样品制备实验很难严格重复，不是三天就可以轻易做出来的。目前验证的第一步国内外的团队都还没有完全做到，就是制备出和韩国团队具有同样结构参数的样品。”任治安如是说。

一直以来，无数科学家都想打破超导“结界”，实现室温超导，拿下超导物理的“圣杯”，但一百年来却迟迟没有实现。实现室温超导的可能性到底有多少？任治安表示：“超导的魅力就在于，超导是0和1的问题，是否超导专业研究人员一测便知，要么成功要么失败。室温超导的可能性多大虽然不好说，但是超导研究很难造假，因为造假很快就会被人发现。

而谈及超导的应用范围和价值时，任治安表示，超导体具有零电阻和完全抗磁的独特性质，使得超导的应用范围非常广泛，几乎所有电、磁相关的产品都能用到，比如超强磁场、微弱信号处理、能源电力、交通国防、量子计算、医疗和大科学装置等等。

但是超导应用能否真正推广需要考虑的是性能和成本，即性价比的问题。目前已经广泛使用的、人们在不知不觉中接触到的主要是医院使用的超导型核磁成像，它比普通核磁成像的分辨率要高很多倍。

谈及目前超导研究现状，任治安提出了一个非常严肃的问题，那就是材料研究在走“下坡路”，材料甚至成为了所谓的天坑专业，但是各种各样的材料实际上是我们人类构建现代文明的基础。

以下为对话实录（经编辑整理）：

搜狐科技：有韩国科学家团队宣称发现了全球首个室温超导材料——“铜掺杂的铅磷灰石（LK-99）”，这一消息在物理学界引起轰动，不少团队都开始对韩国团队的发现进行复验。对此您怎么看？

任治安：现在这个现象既没有证实也没有完全否定，其实科学上出来一个突破性的新现象后是需要进行广泛验证的。大部分情况下的验证工作都是有意义的，不能说验证是没有创新的工作。一方面科学家同行们需要花时间进行相互的验证，这是科学研究的范式。

这些突破性的工作如果同行们不能证实或者说最后做不出来那么就需要作者做出解释，否则编辑都会撤稿，所在单位也会进行学术不端的调查。另外一方面验证过程中可以学习一些新的方法，也可能在此基础上实现新的突破。实际上科学的进步就是发现和验证的过程，如果一个发现不能经过重复验证也称不上是科学。

这里有一个著名的例子是2001年贝尔实验室发生的“舍恩事件”，被称为物理学史上的最大丑闻。当时舍恩在两年时间发表了近百篇论文，包括在Science、Nature等所谓高端期刊上连续发表几十篇，造成极大轰动，无数科学家追随，由于大家都无法证实而最后被调查委员会发现数据造假，碰巧他被发现的主要工作就是编造了C60的高温超导，调查也花了几个月时间。

另外一件事是近年的高压室温超导现象，其中一篇论文Nature已经主动撤稿。所以我说超导和不超导是0和1的问题，造假很快会被人发现，但是验证也需要一定时间。

搜狐科技：一条疑似华中科技大学团队发布的视频显示，他们已合成了可以磁悬浮的LK-99晶体，该晶体悬浮的角度比韩国那个磁悬浮角度更大，您觉得有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮吗？

任治安：我们知道磁铁有吸引力和排斥力，也是可以做成磁悬浮的，网上卖的磁悬浮地球仪和玩具有很多。特别是目前网络上所谓的有支点的半悬浮状态，可以用磁铁很容易实现，我小时候经常玩这些游戏，大家可以用普通磁铁碎片或者铁屑试一试。但超导和磁铁不一样，超导只有斥力，还有一个所谓钉扎力。

磁通线可以穿透一部分超导体，穿透以后磁通线在里面就相当于是一些线把它固定住，可以拉高起来一点，也可以拉低下去一点，磁通线把超导体钉扎住了。所以超导的悬浮是一种非常稳定的状态。但是磁通钉扎很弱的情况下，也可能出现各种各样的不一样的悬浮现象。

视频中的半悬浮状态，由于视频很短并且状态单一，并不能简单认定它就是超导磁悬浮，因为磁性杂质很容易复现这种状态，但也不能说它不是，它是有疑问的，需要检验到底是一些铁磁杂质的磁力还是超导的悬浮力。

这里有一点可以说明，就是单个磁铁的斥力悬浮极不稳定，有一个恩绍定理说的就是这个，而一般材料的抗磁性都极小，只是超导体抗磁磁化率的约万分之一，所以如果证实用单个小磁铁就可以完全稳定地悬浮样品，那么极大可能就是超导体，当然最终还需要在实验室里进行零电阻和磁化率的测量判定。

搜狐科技：东南大学孙悦教授表示，团队在110K（-163°C）温度以下的常压条件下，成功观测到了LK-99的零电阻，既然在110K发现了零电阻，后面有可能再把温度给做高吗？

任治安：首先他们还需要验证这是不是零电阻，他们给出了极小的电阻值，但是与我们见过的超导转变又很不一样，实验中验证零也有很多技巧与难度，铜原子是否掺杂进样品也没有得到确认，实际上目前国内外所有的实验验证都没有确认这一点，这可能是需要做很多样品找到合适的反应条件才能验证的，仍然需要时间。

搜狐科技：华中科技大学、北京航空航天大学、东南大学等学校都进行了复验，您觉得这些验证说明了什么？

任治安：这些实验验证有否定有肯定，但是实验验证的第一步，特别是想要否定一个东西，就需要做出一个一模一样的东西，材料要相同而没有观察到超导才可以彻底否定，相同的材料指的是同样的化学成分与晶格参数。

另一方面如果是证实的话只需要确认这里面确实存在室温超导现象就可以，我们说证伪比证实还要麻烦。但现在问题是，韩国科学家使用Pb2[SO4]O和Cu3P反应生成Pb10-xCux(PO4)6O (0.9

韩国研究团队做了很多年也只有几个样品，他们可能也没有稳定的方法能重复实验。所以这需要花费很多时间，并不是像网上说的那样自己买个炉子三天就烧出来了，所以现在事情还没有到下结论的时候，还需要时间以及大量的实验。

搜狐科技：不少网友跃跃欲试，想自己在家“烧炉炼丹”，对此您怎么看？

任治安：网友们对室温超导的关注与热情我觉得是好事，说明超导科普已经深入人心，但是不要造假炒作。实际上人们在1911年发现的第一个超导体就是水银，我们知道古代的炼丹术士们在几千年前就炼出了水银。韩国研究团队给出了一个看似很简单的化学反应方程式和制备方法。

但这个反应前面说了很不友好，另外包括铅和磷、硫有毒性在高温下都很危险，实验中也可能玻璃管爆炸，虽然超导悬浮很有意思，室温超导大家都很关注，但是不建议网友们在家里尝试，太危险，这些实验需要在专业的实验室里进行。

搜狐科技：就目前的这些研究来看，“室温超导”成功的可能性有多少？

任治安：超导的魅力就在于，超导与否是0和1的问题，是就是是，不是就不是。很多研究工作是参数提高一点就可以，无所谓对错，所以造假的也很难发现。

但是超导就很难造假，因为很快就被人发现了，所以没法说这个可能性多大。但验证工作一般都需要一段时间，不会那么快，科学研究也非常需要严谨的态度。

关于这个工作，目前还有几篇理论方面的论文，他们基于韩国团队提供的晶格结构参数，得出了相似的结论，就是铜的掺杂确实会导致体系从绝缘体到金属态的转变，并且在费米能级附近会出现平带，导致态密度的极大，这会引起一些有趣的物理现象，也不一定是超导。实际上目前非常规超导或者说高温超导还没有完善的理论，无法计算出一个材料是否超导

搜狐科技：为什么科学家们都如此关注“室温超导”？

任治安：因为室温超导太有魅力了，人类现代文明很大部分是源于电磁学的发现。超导体具有零电阻还有完全抗磁性，此外它还具有量子相干性，这是非常好玩的，它几乎能应用到人类社会的各个方面。室温超导如果能广泛应用的话，很可能导致人类文明的下一个进步台阶。

搜狐科技：您觉得为什么会有这么多超导乌龙事件?

任治安：实际上无论哪个领域，学术造假都是存在的。但是超导是0和1的问题，（造假）很容易被发现。所以超导的乌龙也许并不算多。

搜狐科技：那您觉得未来我们是否会有一种材料可以实现“室温超导”？

任治安：我们看一下超导发现的历史，1911年荷兰人Onnes发现了第一个超导体水银，但Tc是很低的，只有4.2K。在此后很长一段时间，75年，直到1986年，超导体的温度也只有20多K，而且BCS理论当时认为超导温度问题已经清楚了，最高只有3、40K，不会再高了。

但1986年铜氧化物超导体被发现了。铜氧化物发现以后将温度提高了100多K，现在是135K，一下子就打破了这个理论。其实从23K到135K增长了五六倍，从135K到室温300K，也就一倍多，但这是很难突破的，一直到现在还没有做出来，但也是有希望的，没有理论否认这种可能性。

铜氧化物高温超导的理论机理到现在也不清楚，是凝聚态物理的一大困难。但是理论上，实际上一直有很多理论学家提出了很多室温超导的思路和可能性，但也都没有实现。但是到底能不能做出来室温超导，科学是没法预测的，我认为只有靠实验了，这个可能性还是有的，这也是我们努力的目标。

搜狐科技：您的研究领域中包含新型高温超导体以至室温超导体的探索研究，具体是什么呢？是否有过什么重大突破？

任治安：我们会把室温超导当成一个很重要的目标去研究，探索的目标是温度越高越好。我在博士期间就做这方面的研究，至今已有二十多年，至于突破，其实科学上大的突破是非常难的。

我们首次将铁基超导体做到了50K以上并获得世界最高55K，日本科学家当时发现的铁基超导体是26K，我们将它提高了一倍多，我认为这是比较好的结果了。我们长期坚持基础研究，在超导探索方面做了大量的工作，包括发现了多个体系的几十种新超导体等。

搜狐科技：您觉得超导研究具有哪些重要的科学意义？

任治安：超导研究在科学上和应用上意义都非常大。首先超导是凝聚态物理的一个非常重要的部分，从1911年起超导物理与机理研究就一直推动着凝聚态物理的发展。人们目前认识到超导是一种独特的电子配对并相干凝聚形成的宏观量子态，但是高温超导的配对机理还是不清楚，它关系着强关联物理或者电子多体问题的整个物理基础。

在应用上几乎所有电、磁相关的应用都可以使用超导体，但还是要考虑性价比问题，并且也很可能催生很多新的应用，这其实需要工程研究人员的想象力。比如可以用超导体造出极强的磁场，从而在很多学科都可以发现许多新的现象，这也是其它材料无法替代的。

搜狐科技：超导是如何改变我们的生产生活的，它的应用领域与价值是什么？

任治安：超导现在应用最多的地方是医院的MRI核磁成像，MRI现在大部分都是超导磁体，因为超导磁体比普通磁体要强十几倍，分辨率也高很多倍，可以无接触地把人体内部结构拍出来，以前用X光可以拍，但X光对人体的损害较大，特别是脑部，而核磁几乎没有副作用、成像也特别清楚，这些是普通人已经接触到的。其它的应用主要是实验室和一些大科学装置上的超导应用。因为成本高的问题，目前的超导体还不能广泛使用。

搜狐科技：目前我国的超导技术和产业处于什么样的水平？未来技术发展方向在哪？

任治安：目前我国在超导产业化方面做的很好，有一些超导公司，包括欧洲在建的ITER国际热核聚变实验堆，我国提供的大型超导磁体据说性能非常优秀，但是目前实用化的超导体主要还是低温超导体。我国的超导研究也一直在稳步发展，也做的很好，由于一些重要工作的贡献在国际上声望很高，但是我们自己说的话，原创性的突破性工作还是需要加强。

我们知道各种各样的材料实际上也是我们构建现代文明的基础，但是材料研究做起来很困难，待遇也差，很多做材料的俗称烧炉子，和炼丹其实也差不太多，现在也被称为“天坑”专业，材料研究实际上在走下坡路，因为经济水平越高，人们越不愿做苦力活，但材料其实几乎是其它所有研究特别是应用的基础。

而超导材料的探索虽然主要是物理，但还是需要很多化学知识以及一些材料制备的技术，在实验中是要一种一种地尝试，光试还不行，还需要一点一点地控制变量进行调控，比如不同元素、不同含量的掺杂，这些在超导研究中非常重要，都需要大量的实验工作，同时由于目前还没有正确的高温超导理论，无法获得理论的支持，只能依靠实验科学家的经验积累、长期而大量的尝试探索以及敏锐的科学探索的直觉。

要坚持做到这些，就需要有很强烈的科研兴趣。而对于超导技术发展来说，目前超导材料由于性价比的问题很难大规模应用，技术的发展仍然是需要新的高温超导材料的突破，比如性价比很高的室温超导体的发现，这也是我们所期望的。

后注：中科院物理所团队于8月9日最新报道了在样品反应产生的杂质Cu2S中，观察到385K下由结构转变导致的电阻突变，这与韩国团队发现的电阻转变非常相似，从侧面极大程度地否定了该体系的超导迹象，但是没有观察到相似的磁现象。全球各实验室至今已有几十篇与此相关的学术论文，但都没有证实“室温超导”现象。此次事件的最终判定需要韩国团队对其样品进行独立验证或者相关单位方面的调查解释。

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