三院院士谈室温超导：极有可能定义下一个人类文明
在2023年3月初举行的美国物理学会年会上，罗切斯特大学的兰加?迪亚斯团队宣布：他们在1GPa（约等于1万个大气压）的压强下，镥-氮-氢体系材料中实现了室温超导。
尽管这一发现还“疑点重重”，未被学界证实，但这一重磅炸弹还是物理学界炸锅了，让整个世界沸腾了。不夸张地说，如果室温超导真的可以实现，那它极有可能改写整个人类的发展史。
室温超导到底是什么？它为什么能引起这样的反响？在中欧创业营主办的活动上，三院院士沈志勋（斯坦福大学讲席教授，中国科学院外籍院士、美国国家科学院院士、美国人文和科学院院士）作为学术界公认的凝聚态物理领域国际一流科学家，从他研究超导三十年的经验出发，做了深入浅出的论述。
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可以实现能量无损传播的超级导体
1911年，荷兰物理学家昂内斯发现了一种奇妙的物理现象。昂内斯团队液化了氦以后发现，如果把汞降到一定温度以下，电阻会突然消失。这是人类历史上第一次发现超导现象。
超导神奇在哪里？目前所有能量的传输和转化，都是伴随着极大的损耗的，但是没有电阻的超导可以实现能量的几乎无损传播，这就是超导的神奇之处。
超导有两大特性，一是完全没有电阻，二是抗磁性，它可以排除所有磁性，这就是为什么超导可以做磁悬浮的原因。
沈志勋用了一个形象的比喻来解释超导的原理：“海洋里很多很多鱼聚在一起，组成一个鱼群，鱼群这一集体就能够对外界有更强抵抗作用。超导就是这样，本来每一个电阻都非常自私，要把它凝聚在一起不容易，但在超导状态下，所有电子一条心，做着同样的事，效率就很高，力量就很大。”
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超导极有可能定义人类文明的下一个时代
超导的研究具有非凡意义，很多国家都是将超导研究放到国家的战略高度。因为新材料的发现，可以直接决定人类发展阶段。
人类文明经过了石器时代、青铜器时代、铁器时代，并在硅半导体问世后，迎来了以硅为代表的信息时代。可以说，材料能够改变一个时代人类的生活，而超导极有可能定义人类文明格局的下一个时代。
超导的应用首先是医疗方面，超导型核磁共振就利用超导超稳定的磁场绘制身体内部地图。
其次是交通上，比如上海的磁悬浮列车，原理很简单，一块磁铁的南极和北极放一起，也是可以顶着的，不过这个磁场非常不稳定，力量也不够，超导可以提供这样稳定又强大的力量，把列车托举起来，实现“低空飞行”。
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让爱因斯坦都无奈摇头的难啃的骨头
既然这么好，为什么发展这么慢呢？
沈志勋形容超导是一块难啃的硬骨头，他举例说：“物理学界的四个著名天才，爱因斯坦，海森堡，朗道和费曼，他们在鼎盛时期都想做超导研究的突破，结果无一例外都失败了，说明这件事情真的不好做。”
为什么难做？因为超导的实现温度比较极端。
30年前，沈志勋刚刚进入这一领域时，学界是非常悲观的，实现超导的最高温度是零下240度。1986年学界有了一项重大突破，实现了高温超导，160度的条件下达成超导状态。
沈志勋回忆说：“在以前，如果谁说梦想做出室温超导，会被送到医院查查看有没有精神病，但是今天，室温超导是可以讲的了。”?室温超导能为人类带来革命性的变化，这一认知成为了凝聚态物理学家研究超导的最大动力。也正因为如此，最近宣布的室温超导的发现让学界乃至整个世界都为之一震。
04
研究超导却不小心成就了一些创业公司
沈志勋对外常用的抬头是教授、院士等，但很多人并不知道，他还是一个投资人、一名创业者。他参与创办过新能源企业，带着学生发现过解决高温光伏难题的新技术。
沈志勋信奉这样的理念：“科学认知是技术创新源泉，技术创新又是被社会需求所带动。”也就是说，科学认知如果可以跟社会需求完美地匹配起来，往往可以成就一些伟大的创业公司，也带动了这项科学的迅猛发展。
在斯坦福任教的沈志勋说：“斯坦福大学一直以来就其创业与商业化的基因而闻名。”确实如此，中欧创业营的同学里也不乏诸多来自斯坦福的科技创业者，比如专注智能安防领域的智普信科技创始人洪英莉（中欧创业营六期校友），研发工程车远程遥控的拓疆者创始人隋少龙（中欧创业营六期校友），聚焦金融科技创新的妥妥递科技创始人姚耀（中欧创业营十一期学员）等。
不过，沈志勋在演讲中直言，虽然大家看到很多斯坦福的创业项目与教授创业有关，但事实上，包括他在内的每一位科学家，所做的主要工作都是在挑战自我——尝试解决自己所在领域中最难的问题，只有这样才能获得同事们的尊敬。
在自我挑战的过程中，也许会有很多“志不在此”的新技术的涌现，如果恰好对相应的社会需求有所了解，这些技术就能够借机得到发展。
雪佛兰公司的一项发现，引发过沈志勋的兴趣，这家公司发现，人们每天都在使用的石油，有着与钻石结构一样的分子，也就是说，人们每天开汽车都在“烧钻石”。沈志勋并不想从石油里头提炼出钻石来，他一门心思都在超导上，他想研究一下，这些存在于石油中的钻石结构分子，能不能做成“超导体”。结果令人失望，各种实验证明，这些小分子并不具备“超导”性质。
但在实验过程中，这种分子被发现具有较好的“热电子辐射性质”。冷战时期，苏联和美国都是运用这种热电子辐射技术，为卫星供电。随之而来的联想是，沈志勋自己参与创办的太阳能企业，一直在寻找除光伏发电、光热发电外的新技术——光伏+光热综合发电。过去，因为技术原因，两者无法融合。“我们是不是可以用一个热电子辐射,在这个基础上发展高温光伏这个事情。”遵循这个思路，沈志勋团队取得了技术专利，后来得到雪佛兰、丰田的支持,“我们一起把它往前更推广一步，非常有意思。”
跟着沈志勋做研究的两名学生，用这项专利办了一家新公司，他们试图运用这项技术解决无人机续航能力弱的问题。“他们玩无人机，这个东西只能飞十几分钟，令人头疼。”沈志勋说：“如果这项技术能在无人飞机上得到更好的运用，那么无人机的续航能力要从十几分钟提高到一个半小时以上，用无人机指挥交通、甚至投运物料等想法都能得到实现。”这两名学生后来还因为在无人机续航领域的研究和实践，被当时的美国总统奥巴马请到白宫做客。
“一项技术摆在你面前，但这个技术能应用到什么情景上，你不一定能够看得出来。”沈志勋说，现在的大学教授、创业者，都需要补上“市场”这一门课。搞科研要敢于挑战最难的事，但在这个过程中，如果对社会的需求有着敏锐的感知，就能顺势做出很多新的且有用的发明。因此，对于技术型创业，创业者需要对市场了解，且同时对技术也有所了解。要知道，有很多的科学家并不一定对市场敏感，但是这并非是一个问题，还尝试不同人做不同事情。
05
无论是科研还是创业，都要有社会需求的敏感度
作为一个跨界学者，沈志勋表示，要培养对社会需求的敏感度，非常重要的一点就是要了解社会变迁趋势。
斯坦福大学从一个后起的地方性小学校发展成为全球知名学府，其实是社会变迁的过程。在这个过程中，学校最重要的一点就是抓住了加州从农业州转型成为工业州的契机，赶上了时代的步伐。当时的教务长却看到了工业化的机遇，为了在学校周边创造工业机会，拿出土地建了斯坦福工业园区，这也是美国第一个工业园区。
就今天的趋势，中国目前最重要的趋势是人口结构的变化。中国社会正在以史无前例的规模和速度进入老龄化社会。如果大家对日本了解的话，就知道老龄化已经对日本经济产生了严重的影响。但事实上，这种趋势给中国带来的影响也孕育了很多的机会。另一个重要趋势是，随着中产阶级的人口规模增大，人们对生活质量的要求也渐渐提高，这终将会创造很多的机会。在中国，电商的壮大其实就是中国中产阶级崛起的“后果”。
基于老龄化和中产阶级壮大这两大趋势，以数据与健康、无人驾驶等为代表的人工智能领域充满了机会。这些技术能够改善人们的生活，解放生产力——就后者而言，在非重复工作自动化，尤其是服务业自动化方面大有可为，能够解决老龄化社会趋势所带来的挑战。
还有一些趋势和机遇是革命性和超前的，比如硅谷的食品革命。一位曾是人类基因测序团队的负责人，目前致力于研究“人造牛肉”，拿到了Khosla Venture和李嘉诚等方面的投资。想法其实非常简单而且很理想主义，他觉得养牛对环保不好，又脏而且有很多事情，他要把这些都革命掉，从草直接变过来。通过研究牛肉颜色是不是跟牛肉味道和牛肉脂肪有着联系？为什么肉有肉的口感？最后，他发现有一种分子叫Heme（中文名称：亚铁血红素）对口感有着直接影响，他想在这个Heme上做文章，直接从植物发明“素牛肉”。
“人造牛肉”可能会引发不少争议，但其本质是想去解决一个大的社会问题，为这个问题寻找技术上的突破。
当前的世界对年轻一代人而言，是很精彩的，同时也是非常不公平的，因为年轻人要承担起解决社会遗留问题的责任，而这些问题将如何解决，科学和技术是可以提供很多帮助的。
※ 本文根据沈志勋教授在中欧大师课堂上的分享整理而成。
编辑|?Jessica