物理學家們為了闡明超導體的機理，提出了多種理論，包括1935年提出的，用於描述超導電流與弱磁場關係的london方程，1950到1953年提出的，用於完善london方程的pppard理論，1950年提出的，用於描述超導電流與強磁場（接近臨界磁場強度）關係的l理論；1957年提出的，從微觀機製上解釋第一類超導體的cs理論……一直到現在，科學家開始提出通過量子相變實現超導的新機製即量子自旋霍爾絕緣體的拓撲缺陷凝聚形成超導體。

    

    這裏麵，比較重要的就是l理論和cs理論。

    

    l理論是在朗道二級相變理論的基礎上提出的唯象理論。

    

    理論的提出者是京茨堡和朗道。

    

    l理論的提出是基於以下考慮當外界磁場強度接近超導體的臨近磁場強度時，超導體的電流不服從線性規律，且超導體的零點振動能不可忽略。

    

    l理論的最大貢獻在於預見了第二類超導體的存在。

    

    從l理論出發，可以引出表麵能k的概念。

    

    當超導體的表麵能k＞1/√2時，為第一類超導體；當超導體的表麵能k＜1/√2&nsp;&nsp;時，為第二類超導體。

    

    cs理論則是以近自由電子模型為基礎，以弱電子－聲子相互作用為前提建立的理論。

    

    理論的提出者是巴丁（ardn）、庫珀（lvopr）、施裏弗（jrschrffr）。

    

    cs理論認為，金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成庫珀對，庫珀對在晶格當中可以無損耗的運動，形成超導電流。

    

    簡單地說，我們可以把電子比喻成一隻隻有一個翅膀的小蜜蜂，這樣的小蜜蜂是飛不起來的，但兩隻這樣的小蜜蜂結合在一起，翅膀一左一右煽動，就可以飛起來了。

    

    對於庫珀對產生的原因，cs理論做出了如下解釋電子在晶格中移動時會吸引鄰近格點上的正電荷，導致格點的局部畸變，形成一個局域的高正電荷區。這個局域的高正電荷區會吸引自旋相反的電子，和原來的電子以一定的結合能相結合配對。在很低的溫度下，這個結合能可能高於晶格原子振動的能量，這樣，電子對將不會和晶格發生能量交換，沒有電阻，形成超導電流。

    

    cs理論很好地從微觀上解釋了第一類超導體存在的原因，理論的提出者巴丁、庫珀、施裏弗因此獲得1972年諾貝爾物理學獎。

    

    但cs理論無法解釋第二類超導體存在的原因，尤其是根據cs理論得出的麥克米蘭極限溫度（超導體的臨界轉變溫度不能高於40k），早已被第二類超導體突破。

    

    直到現在，物理學界也沒有形成一個獲得普遍認可的超導形成機製。

    

    至於在高溫超導體的探索上，學術界倒是取得了不少進展。

    

    1986年，繆勒和柏諾茲發現一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物a4具有高溫超導性，臨界溫度可達35k（﹣24015c）。

    

    由於陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質，因此這個發現的意義很大，繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。

    

    此後，高溫超導的研究迅速發展。

    

    在中美等國科學家的推動下，該記錄在五年內不斷刷新。

    

    並於1994年創下了常壓135k，高壓164k的臨界溫度新紀錄。

    

    然而，銅氧化物高溫超導材料屬於氧化物陶瓷，缺乏柔韌性和延展性，容易在承載大電流時失去超導電性而迅速發熱，應用起來存在許多技術難度。

    

    而且，其物理性質及其複雜，難以被現有理論框架解釋。

    

    到了2008年，日本科學家發現了鐵砷化物體係中存在26k的超導電性，在中國科學家的努力下，這類超導材料的臨界溫度很快突破了40k，甚至在塊體材料中實現了55k的超導電性。

    

    於是新一代超導家族鐵基超導宣告發現。

    

    隻是這類超導體大多含砷或者堿金屬，對空氣敏感，應用方麵同樣存在很多的局限性。

    

    至於室溫超導體是否存在，目前學術界普遍是認為存在的，日本科學家甚至將尋找到400k以上的超導體作為其遠景目標。

    

    但要百分之百確認一個室溫超導體的存在，卻不是一件容易的事。

    

    畢竟要判斷一個新材料是否是超導體，必須同時具備零電阻效應和完全抗磁性兩大特征，電阻不降到零或者抗磁性很差都不能百分之百斷定是超導。

    

    曆史上，有多個“超導體”因為沒有確切證據，而被科學家戲稱為可疑超導體，簡稱o，和傳說中的fo有的一拚。

    

    在這些o中，有的宣稱達到了200k甚至400k都有超導電性，卻從來沒有被更多的實驗證明過。

    

    甚至有些人為了謀取個人利益，幹脆進行學術造假。

    

    比如一位叫做簡·亨德裏克·肖恩的德國人，曾經在2001年瘋狂灌水，聲稱在c60等材料中發現了52k以上的高溫超導電性以及其他一係列電子器件應用，其論文產出效率達到了每八天一篇的速度。

    

    最終，物理學家們發現他的論文幾乎全部都進行了數據造假。

    

    sc係列雜誌2002年撤稿七篇，natr係列雜誌2003年撤稿八篇，其他學術期刊也紛紛撤稿數十篇。

    

    後來他的母校看不下去了，撤銷了他的博士學位，這樁醜聞轟動了整個學術界，肖恩也被稱為物理學界五十年一遇的大騙子。

    

    雖然如此，學術界對於室溫超導體的熱度始終不減。

    

    特別是近年來，幾乎每個月都有新的超導體被發現。

    

    其中比較重要的有2015年，德國科學家apdrozdov發現了硫化氫在200萬個大氣壓下具備203k的超導電性，但如此苛刻的條件，也就隻能在實驗室裏才能完成。

    

    到了2019年，apdrozdov團隊又證實了壓強為100萬個地球大氣壓強時，各種富含氫的鑭係金屬氫化物在250k也就是零下二十度左右變成超導體。

    

    可以說，在實驗室層麵，距離真正意義上的室溫超導體隻一步之遙了。

    

    另外一個比較重要的發現，則與中國人有關。

    

    2018年，麻省理工jarllo&nsp;&nsp;hrrro團隊在實驗中發現，雙層石墨烯在扭轉角度11度，溫度17k時，出現了超導現象。

    

    這篇論文的第一作者是麻省理工博士生，一位1996年出生，來自中國的天才少年曹源，當年他憑借這一發現，榮登《自然》2018年度影響世界的十大科學人物榜首。

    

    雙層石墨烯超導的臨界溫度很低，隻有17k，基本不具備實用價值。

    

    這一發現之所以重要，因為它呈現了一種全新的物理現象，和其他超導材料完全不同，這對超導原理的解釋以及尋找高溫超導材料意義重大。

    

    花了將近一周的時間，龐學林梳理完現實世界關於超導體的研究現狀，得出的結論就是電磁相互作用的對稱破缺必然導致電子集群運動的變化，從而觸發超導現象。

    

    這是超導在實用領域的一個定義，也是學術界關於超導體的唯一一個共識。

    

    至於理論方麵的解釋，那就八仙過海各顯神通了。

    

    ……

    

    梳理當前超導體材料的研究現狀，隻是龐學林的第一步，接下來，龐學林還要把自己從鄉村教師世界、黑暗森林世界以帶回的相關技術論文全部研究一遍。

    

    鄉村教師世界，龐學林獲得了源自碳基生命聯盟的量子計算機技術；黑暗森林世界，他獲得的則是電磁軌道推進技術以及空天飛機技術全套資料。

    

    此前龐學林一直沒時間進行仔細研究，因此，他需要閉關一段時間，將這些技術全部進行消化吸收後，才能真正開始部署電磁軌道推進技術以及空天飛機技術的研發工作。

    

    而且，龐學林有百分之八十的把握，從這些資料中獲得室溫超導體的相關線索。

    

    這天上午，龐學林剛抵達辦公室，就對左亦秋道“小左，幫我看一下今後一周的行程安排。”

    

    “龐教授，10月12日，也就是明天上午您要出席金龍集團首座金龍電池工廠的落成儀式，後天江大龐學林數學中心正式揭牌，您也得參加，10月15日到20日，是錢塘實驗室以及江城高等研究院集中麵試時間，到時候會有超過一百位從全球各地趕過來的學者與您會麵……”

    

    龐學林沉吟片刻，抬頭道“諾貝爾獎頒獎典禮是什麽時候？”

    

    “12月10日。”

    

    龐學林道“幫我把從10月21日到12月8日這段時間空出來，這段時間我要閉關，不要讓任何人打擾到我。”

    

    “閉關？”

    

    左亦秋微微一愣，有些不解。

    

    龐學林道“我搞研究的時候不希望有人打攪。”

    

    “哦。”

    

    左亦秋臉上露出恍然之色，隨即，左亦秋又道“對了，龐教授，上周您讓我聯係的那位曹源博士，他下午抵達江城和您見麵。”

    

    “曹源下午到？”

    

    龐學林臉上露出驚喜之色。

    

    他找曹源，自然是為了超導方麵的研究。

    

    如果說這個世界上真有天才的話，那麽曹源無疑是其中之一。

    

    甚至從某種程度上說，比起經過基因優化劑改造之前的龐學林，曹源是真正意義上的天才。

    

    曹源是西川省人，從小就展現了過人的學習天賦。

    

    因為天賦異凜，十一歲被深城的一所實驗中學看中。

    

    在實驗中學中，他僅用三年時間就讀完了小學和中學全部的課程。

    

    三年之後，十四歲的曹源以668的成績考進了中國科學技術大學少年班。

    

    本科階段，曹源依舊成績優異，獲得了中科大的郭沫若獎學金。

    

    十八歲那年，曹源本科畢業，獲得了麻省理工的offr。

    

    進入麻省理工後，曹源雖然與自己想要進的物理係失之交臂，卻意外進入了麻省理工電氣工程係，跟隨導師hrrro讀博，然後在hrrro手下對雙層石墨烯的相關特性展開研究。

    

    二十二歲，曹源以第一作者的身份在《自然》雜誌發表兩篇關於石墨烯超導的文章，引發學術界廣泛關注。

    

    同年，曹源登上《自然》2018年度影響世界十大科學人物榜首的未知。

    

    曹源後來的經曆龐學林不太了解，這段時間他查超導方麵的資料時，隱隱感覺到曹源的那個發現，對於他尋找一種具備普適意義的超導理論至關重要。

    

    因此他托人問了下曹源的情況，這才知道曹源已經是中科大的副教授，獨立帶領一個團隊搞凝聚態物理方麵的研究。

    

    於是龐學林幹脆讓左亦秋聯係上了曹源，希望能和他見一麵。

    

    他倒沒想到，曹源會主動趕過來。

    

    下午兩點半，龐學林在辦公室裏見到了這位隻比自己大兩歲的天才少年。

    

    曹源中等個子，身材消瘦，帶著眼鏡，人看起來很精神。

    

    兩人年紀相當，又同屬於學術界的新生力量，很快就熟絡起來。

    

    寒暄片刻之後，龐學林笑道“曹教授，我這次之所以邀請你過來，是想問你一下，有興趣加入錢塘實驗室嗎？”

    

    “加入錢塘實驗室？”

    

    曹源微微一愣，臉上不由得露出一絲為難的神色。

    

    他之所以在接到左亦秋的電話後，主動趕到江城，主要是對龐學林他們團隊的大尺寸高純度單層石墨烯製備技術比較感興趣。

    

    他也才回國一年多，目前在中科大帶領一支團隊搞石墨烯超導方麵的研究，但中科大那邊製備石墨烯采用的是cvd外延生長設備，不管是純度還是缺陷，都和江大碳納米材料研究中心的石墨烯有不小的差距。

    

    他還指望著能從龐學林這裏搞點高純度的單層石墨烯回去，卻沒想到龐學林打起了挖角的主意。

    

    來錢塘實驗室工作，這個誘惑不可謂不大。

    

    特別是柯頓·沃克和龐學林合作搞定鋰空氣電池後，學術界想和龐學林合作的人有如過江之鯽。

    

    要是曹源回國之前，龐學林向他發出橄欖枝，說不定他當場就答應了。

    

    隻是現在他剛回中科大一年多，中科大那邊給他的福利待遇以及科研條件都非常不錯，而且他又是中科大培養出來的，對母校很有感情，龐學林突然向他拋來橄欖枝，他自然有些猶豫。

    

    龐學林一眼就看出了曹源的心態，微笑道“曹教授，我的意思不是讓你從中科大離職，而是我們錢塘實驗室和中科大一同合作，幫你共建實驗室，當然，你同時也算是我們錢塘實驗室的一員。我唯一的一點要求就是，希望你能按照我給出的相關理論分析，幫我尋找碳納米材料領域可能存在的超導體。”

    

    “啊？”

    

    曹源微微一愣，連忙點頭道“當然沒問題！我回去之後馬上找校領導提一下，我想我們學校應該會很有興趣和錢塘實驗室的合作。”

    

    “那就好！”

    

    龐學林笑了起來。

    

    根據他所知，2014年曹原就加入了palo&nsp;&nsp;jarllo-hrrro在麻省理工學院的團隊，該團隊當時已經開始進行將碳片層堆疊和旋轉至不同角度的嚐試。

    

    曹源的主要工作是考察在堆疊的雙層石墨烯中，如果將其中一層相對另一層旋轉極小的角度後會發生什麽。

    

    根據一種理論預測，這種扭曲會極大地改變石墨烯的行為，但許多物理學家對此持懷疑態度。

    

    曹源決心創造出這種以微妙角度扭曲的雙層石墨烯，並發現了一些奇異的現象。

    

    對石墨烯施加微弱的電場並冷卻至絕對零度以上17度時，會讓能導電的石墨烯變成絕緣體。

    

    然後隻需稍微調整一下電場，扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導體，讓電子實現零電阻流動。

    

    從龐學林了解到的情況來看，曹源在這個實驗中，用原創的方法先將單層石墨烯撕裂，組成方向相同的雙層石墨烯，並在此基礎上進行微調校準。

    

    此外，他還通過調整低溫係統，達到了能讓超導態更為顯著的溫度。

    

    事實上當時凝聚態物理學界，同樣也有團隊注意到了轉角12左右的時候雙層石墨烯體係的鞍點會降到費米麵附近，而且緊束縛的結果和試驗結果明顯不符，這也意味著體係存在強關聯。

    

    但沒人想到對這個體係進行降溫，並且做輸運。

    

    由此可見曹源的這份工作並非源自運氣，而是實力使然，他們實驗做的很細致，也非常清楚自己的預期。

    

    而且曹源強大的動手能力，也成為這項成果的關鍵所在。

    

    這也是他能夠成為那兩篇論文一作的主要原因。

    

    這樣一位天賦實力俱佳的實驗物理學家，正是龐學林需要的合作對象。

    

    接下來，龐學林和曹源又聊了一下超導方麵的議題，就幫他擴充實驗室設備以及相關團隊達成了一致意見，當天晚上，龐學林還專門讓左亦秋預定了一家酒店宴請曹源，兩人相談甚歡。

    

    至於後續與中科大的一些接觸以及具體合作內容，龐學林就交給手下的團隊去處理了。

    

    在出席完首座金龍電池工廠落成典禮以及龐學林數學研究中心的揭幕後，龐學林又花了五天時間，麵試了一百多位希望入職錢塘實驗室以及江城高等研究院的學者，然後開始進入閉關狀態。