挑战重力对物质的控制，是人类最向往的科技技术之一。

21世纪的科技发展，已经让磁悬浮变成了我们耳熟能详的一种非常吸睛的科学现象。

然而关于这一现象，其实还有着更加酷炫的升级版，也就是超导体所体现出的一些诡异特性！而且在现实应用方面，它也有望带给人类更多的好处！例如增强发电效率、降低电力传输损耗、提高电力储存效率、成为高性能芯片的重要材料、甚至于改善人们的出行交通工具。

诡异的量子悬浮

上图中所看到的现象被称为量子悬浮或量子锁定，其中悬浮着的这个圆盘就是我们一开始提到的超导体。

这个超导现象可以说是我们宏观世界物质的一种非常规状态，它是宏观世界物质，在宏观世界中的某种极端条件下表现出微观物理特性的一种典型现象。

这也就是为什么我们把它称作料子悬浮或量子锁定的原因。

因为你所看到的这种现象，通常情况下，只会在微观世界的量子状态下发生。

那么是什么极端条件造成了这种特有的宏观物质表现出了某种微观量子状态呢？答案就是超低温，一些特定的物质会在接近绝对0度时，表现出超导的特性。

这个特性分为两种，一个是零电阻，另一个就是内部抗磁性。

电阻是什么？

所谓电流就是指电子在导电物质中流动，电子在流动的过程中会与导电物质中的原子碰撞，而这些碰撞会使电子失去一部分能量，这部分失去的能量则转化为热能，这就是电阻。

比如我们把电子想象成拉着煤炭的货车，导电物质就是公路，那么导电物质的电阻大小，就好像是公路路况的好坏。

坑洼越多，代表着电阻越大，反之则亦然。

我们的货车在这样的公路上行驶，路况越糟糕，坑洼越多，那么货车原本携带的煤炭，就会撒出更多。

到达目的地时煤炭的损耗当然就会越大。

零电阻特性

可是如果导电物质是超导体，就不会存在这一现象。

电子不会与原子发生碰撞，所以也就不会产生能量的流失，同样也就不会产生热能，所以超导体更像是一条既平坦又笔直的高速公路，拉着煤炭的货车（电子），在这样的公路上行驶自然也就不会有任何的损耗。

这就是超导体的零电阻特性。

内部抗磁性

，内部抗磁性，就是当物质呈现超导特性时，磁力就会无法穿透超导体。

超导体就会排斥磁力使其发生一些畸变，所以两者就会产生出一种相斥力。

而这种相斥力发生在上下关系时，就会产生磁悬浮的现象。

这个现象的名称就是以1933年首次发现这一现象的德国物理学家迈斯纳命名的迈斯纳效应。

量子锁定是什么？

可是随着人类的科学技术不断的发展，尤其是人们对于量子物理的深入了解。

我们发现，超导体中其实还会残存有一些少量的磁场，而且这些残存的磁场，会被困在超导体内部，呈现出一种一粒一粒的离散状态。

也就是说这些磁场被均匀地打散，呈现出量子的行为模式。

如果我们将超导体置入一个磁场的时候，超导体内部残存的少量能够使磁力通过“磁场束”就会被超导体内部的抗磁性锁定，然后固定在一个位置上。

你可以把这种现象想象成，当一个磁场束就是这个小圆点，被四周围的斥力均匀挤压时，那么它就会被均匀的斥力而死死地固定在一个位置上。

同样的由于被固定的磁场束来自于超导体内部，那么显然超导体自身也就被固定住了。

这也就是为什么称这种现象为量子锁定的原因。

我们可以看到，一个浸泡在液氮里的超导体圆盘，当把它放在一个磁铁上时，它就像是被粘在了半空中一样，随着磁铁的运动而运动，没有一点点地晃动余量。

这其实恰恰说明了这一现象并不仅仅是悬浮或者是斥力，而更多的是量子锁定或者当你移动超导铁到磁铁的另外一个位置或者让它倾斜时，超导体内残留的磁场束会被重新锁定，甚至将它们整个倒过来，超导体也仍然呈现锁定状态，所以其实我们看到的悬浮真正意义上其实就是量子锁定现象。

你可能会想，这些超导体内残留的磁场束到底有多少条？为什么看起来锁定的如此牢固，大概300至500条？还是8000到10000条？其实经过科学家的计算，结果是我们看到的，这个7.62cm直径的超导体圆盘上，一共约有100亿条磁场束，所以你可以想象，它们之间，那些你看起来什么也不存在的空白区域内，其实是有100亿条由磁力组成的，极其细微的磁力线所固定的，感觉很多很密集是吗？其实每一条都是细到无法想象的量子尺度，所以从总量上来看它们仍然是属于残留的少量的磁场束。

因为如果以量子尺度铺满这个直径7.62cm的圆形平面的话，那将是一个天文数字！

量子锁定未来的应用场景

最神奇的是，这个直径7.62cm厚度只有1毫米的超导材料，一旦它达到了自身的超导条件，成为超导体之后，它可以利用其特性，悬浮起自身重量7万倍的物体！也就是说关于超导体的悬浮或者说量子锁定特性的未来应用，第一个已经接近于我们生活的就是日本的JR东海公司研发的高速列车，也就是超导磁悬浮列车。

它利用超导体特性，使车体上浮于磁力轨道之上，通过周期性的变换磁极方向从而获取推进的动力。

这种列车测试载人行驶最高时速已经高达了590公里，而且除去惊人的速度之外，它还有着无噪音、无振动、节约能源的很多优点，基于这些诱人的好处，超导磁悬浮列车也有望成为我们未来轨道交通工具的主力发展方向！

不是说物质要达到超导的特性，需要接近于绝对0度，也就是零下273.15度吗？这么极端的条件，技术上是怎么达到的呢？其实，JR东海公司研发的超导磁悬浮列车使用的超导技术叫做超导磁斥式（EDS），这项技术仍然是属于低温的超导技术，他们在车辆的底部安装了超导磁体，但是这些超导磁体仍然是放在液态氦储存槽内的，所以这项技术仍然属于低温超导范畴。

什么是低温超导？跟高温超导有什么不同？

1911年，卡莫林·昂内斯，首次发现水银（汞），在接近于绝对0度的状态下电阻为零，也正因为在所有导电材料中没有出现过零电阻的现象，所以这种特殊现象就被称为超导现象。

可是在这种极端条件下形成的这种超导现象，似乎应用起来是非常困难的！所以人们为了便于超导的应用，就开始了寻找，在一般情况下相对不需要极端条件，就可以产生超导现象的超导材料。

也就是现在所说的高温超导材料，这里的高温是相对于绝对0度来说的。

而且我们理想的最终目标也就是室温，所以不会是我们想象中的那种“高温”。

而目前最接近于这个目标的数字就是由德国马普化学研究所的米哈伊尔，在250k也就是零下23度的温度下，实现了氢化镧（LaH10）的超导性。

这项成果使我们真正意义上接近了室温超导，但是这还需要加上1个另外的极端条件，也就是在170Gpa的高压下才能够实现。

所以超导体还是需要在技术和材料上做出更大的突破，才有可能涉及更加广泛的应用领域，也就是说关于超导体的技术突破，一旦实现！就是惠及我们日常方方面面，为我们的生活带来极大改变的重大科技突破！而关于其他领域的未来应用情况，大家也可以在评论区开开脑洞一起探讨一些可能！

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