在过去的一周中，室温超导四个字进入了大家的视野。
为什么这么一个硬核科学概念会引起大家如此多的关注？恐怕是因为这项技术真的会对我们的生活产生特别深远的影响。其意义恐怕堪比电力或者电子计算机的发明和使用。
硅谷创投教父Peter Thiel曾经有一句名言：“我们想要飞行的汽车，但却只得到了140个字母（we wanted flying cars, instead we got 140 characters）。”意在批评当下有重大意义科学技术进步的乏善可陈，而人们的注意力却被短平快的互联网狂欢（140个字母指推特）所占据。
的的确确，100多年前，人们可以通过技术创新，那几百吨重的飞机送上天，那真是非常令人兴奋的时代。今天的技术进步虽然也日新月异，但真正对人类生产力的极大释放，却似乎还比不上100多年前。而这个室温超导技术的实现，其意义可能真的堪比“飞行的汽车”了。
室温超导是什么
超导是一种物质在极低温度下电阻突然消失的现象，这意味着电流可以在没有任何阻力的情况下无限期地流动。这种现象在1911年被荷兰物理学家海克·卡末林·奥内斯发现，但是在他的发现之后的大部分时间里，超导只能在接近绝对零度的环境中出现，这限制了它的实用应用。
室温超导材料LK-99示意图
然而，2023年7月23日，来自韩国科学技术研究院（KIST）的量子能源研究中心的韩国团队在arXiv预印本伺服器上发布了一篇名为「The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor」（首个室温常压超导体）的论文，描述了他们称之为LK-99的新型室温超导体。并且给出了一个可以非常简单复现这个实验的方法。紧接着，全世界各国的实验室，甚至包括民间的科学爱好者们，都纷纷开始行动，进行LK-99的验证，并都陆陆续续地肯定了这个实验结果。于是人们纷纷感叹，见证历史，技术的奇点恐怕真的到来了！
室温超导与未来的城市
对于这项技术的可靠与否的具体细节，中外互联网上有大量的文字与视频内容。笔者并不是在超导领域的专家，本文写作的目的，则更多的站在城市的角度，去简单的观察与思考，一但这项技术真的实现乃至得以普及，它对我们的城市将会产生怎样的影响？
1. 能源输送和存储
超导，最最直观的应用就是导电。室温技术一旦得到广泛应用，即，如果我们可以低成本制造这种电阻为0的导体，那将从根本上重塑全人类的电力系统。今天的城市中，电仿佛是空气，我们取之即来。但其实这背后是依靠一整套电网系统支撑的。电网系统面对的最大痛点，就是电力在传输过程中的损耗。学过中学物理的朋友们都知道，传统的电线只要通电就会发热，发热就会有电力的损耗。家中几米长的电线不要紧，但城市中的输电系统，动辄几公里，城市间的输电系统，都以几百公里计。
我国的重大技术设施工程，西电东送，都是几千几万公里的电缆铺设。为了解决电力长距离输送的能量损耗，目前的电网都采取高压输电策略，因为高压输电可以让电力的损耗降到最低。西电东送的特高压直流电线路，电压高达800千伏，这比我们家里常用的220伏电压高了10000倍。
为了让800千伏的电压能降到220伏，为我们所用，所用的城市都会建设不同等级的变电站。在发电厂要升压，回到城市要降压。根据网上的信息，光北京一座城市，各种等级的变电站的数量就有几百个。那么好了，如果超导材料真的可以实现，并且成本低到可以普及，那么，电力的传输将不再有损耗，我们的传统的输电系统，将会被彻底颠覆。
除了电力的传输，超导技术也可以运用于储能。超导磁储能。超导磁储能系统（SMES）是六大储能方式之一，利用超导体制成的线圈储存磁场能量，由于具有快速电磁响应特性和很高的储能效率，超导磁储能可以满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调整、提高系统稳定性和功率输送能力等。过去，超导储能无法普及的原因就是维持超导的低温环境成本太高，而室温超导也能够彻底解决这一问题。
世界上首个特高压柔性直流换流阀
提到超导技术在能源输送与储存上的应用，虽然有一丝丝心痛我国刚刚花大成本搞起来的西电东送工程。但从长远来看，肯定是对我国更大的利好，超导可以大大降低我们使用新能源的成本，从而更早实现碳中和碳达峰的目标。从城市发展的角度来说，超导技术一旦普及，将利好拥有众多风、光、水资源的中西部城市，因为他们产生的能量，可以以更低的成本运送到其他城市，有利于缩小我国东西部地区发展的差距。
2. 城市交通
室温超导技术，也将更大释放人类关于交通的想象力。比如，超导磁悬浮列车（SCMaglev）将成为可能。
超导磁悬浮列车是一种独特的交通系统，它依赖于超导体的两个主要特性，即零电阻和迈斯纳效应。迈斯纳效应指的是超导体对磁场的排斥现象。在实际应用中，超导磁悬浮列车由车辆部分和导轨部分构成，车辆部分安装有超导磁体，导轨部分则装有永磁或电磁体。在操作过程中，超导磁体被冷却到超导状态，接着，它们将被放在导轨上的磁体附近，由于迈斯纳效应，超导磁体将悬浮在导轨上，达到无接触的状态。
图片来源：周榕翔
这也使得超导磁悬浮和传统的磁悬浮列车有本质的不同：磁悬浮列车都是依靠磁力去平衡重力。传统磁悬浮通过调整磁场，磁悬浮列车可以在轨道上悬浮。而超导磁悬浮列车则利用了超导体的迈斯纳效应，即超导体在变为超导状态后，将会排斥磁场，从而实现悬浮。
超导磁悬浮工作原理，过去需要超低温运行
由于超导磁体的零电阻特性，超导磁悬浮列车可以实现更高的磁场强度和更稳定的悬浮。这使得超导磁悬浮列车的运行速度和运行效率可能会超过传统的磁悬浮列车。在传统的磁悬浮系统中，电磁体需要持续的电源来维持磁场。而在超导磁悬浮系统中，一旦超导磁体被冷却到超导状态并充电，就可以在没有额外电源的情况下保持磁场。这意味着超导磁悬浮系统的运行和维护成本可能会更低。Elon Musk的Hyperloop以及我国未来的高铁网络，也有可能会采取这种技术。
中国研制的超导磁悬浮车头，知乎@水镜晓先生
除了大中运量交通，上面说到的超导储能，或许也会对未来的新能源汽车产生影响，因为超导或许能够成为锂电池的代替品。
3. 医疗、科研和物联网设备
超导材料的零电阻特性意味着在电能传输过程中没有能量损失，并且可以被用来制造更小、更轻、更高效的设备和组件。超导材料能产生强大且稳定的磁场，这对于一些需要高精度和稳定性的设备来说至关重要。因此，除了大型的基础设施，超导材料也将以各种形式与尺度出现在我们的生活中。可能的应用包括：
磁共振成像（MRI）： 磁共振成像是一种医学影像技术，它利用磁场和无线电波来产生人体内部的详细图像。MRI机中的超导磁体能产生极其强大且稳定的磁场，从而得到高分辨率的图像。这种技术广泛应用于对各种疾病（包括癌症、神经系统疾病等）的诊断。
粒子加速器： 在物理学研究中，粒子加速器用于加速并撞击粒子，以研究粒子和基本力的性质。许多大型粒子加速器（如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机）使用超导磁体来引导和加速粒子。
脑机接口和神经科学研究： 超导材料被用于制造极其精细且敏感的设备，如SQUIDs（超导量子干涉器），它可以检测人脑的微弱磁场。这对于理解大脑功能，以及开发精确的脑机接口技术具有重要的意义。
量子计算机： 超导材料也被用于制造量子比特，这是量子计算机的基本单元。超导量子比特能在量子态之间切换，而不会产生电阻和热量，这对于实现高效的量子计算至关重要。
生物磁学： 超导量子干涉仪（SQUID）还可以用于检测心脏、大脑等器官的磁场，这对于诊断一些疾病具有重要意义。
室温超导虽然是一种材料上的创新，但是其本质相当于能源+算力的双重技术革命。这对我们的生活方式和生活空间所产生的影响不可估量。
如果说，计算机实现了人类的第三次技术革命，人工智能正在实现第四次技术革命，那么室温超导技术至少是第五次技术革命的级别。而且，计算机和人工智能，归根结底都是数字经济的范畴。而超导，则将极大推动实体经济的发展。或许，Peter Thief的飞行汽车，很快就要实现。
是为记。
作者钱坤，来自塔科玛（Tekuma Frenchman）城市设计。
