韓中美印競相拿下物理學「聖杯」 從室溫超導看多國激烈競爭

撰文:聯合早報
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韓國量子能源研究中心團隊7月22日宣布成功合成首個室溫(常溫)常壓超導體LK-99,引發全球關注,中國和美國相關團隊星期二(8月1日)也相繼發布類似成果,帶動全球相關概念股暴漲。

不料,韓國超導學會成立的「LK-99 驗證委員會」隔日(2日)表明,LK-99不是常溫超導,概念股應聲而跌,此前連續四天漲停的一家江蘇金屬製品公司法爾勝當天跌停,多家公司紛紛發聲明否認涉足室溫超導業務。

什麼是室溫超導?

超導即超級導電,被認為是20世紀最偉大的發明之一,它指電流可以在材料中零電阻通過,且具有完全抗磁性。但超導材料很難大規模應用,因為只有在特定溫度(約零下200攝氏度)以下,才會進入超導狀態。

室溫超導之所以引發全球追捧,是因為它跨越了超導的局限,在室溫或常溫條件下就可以實現超級導電。

科學家相信,室溫超導一旦成功,將會改變整個實驗物理學和現代工業文明。一旦室溫超導投入商用,超長距離無損耗輸電就得以實現,在基建、能源、交通、計算、醫療檢測等諸多領域產生變革。

例如,可能降低磁懸浮列車成本,影響高速交通方式變革;可用於構建量子計算機,運算速度遠超現有計算機,在信息處理領域帶來巨大變革;還可為醫療設備的小型化和便攜化提供可能,推動醫療技術的發展進步。

《北京商報》引述獨立國際策略研究員陳佳說,「真要在常溫和正常大氣條件下實現超導,其對人類社會的實際影響力,肯定要遠超目前的AGI(通用人工智能)科技革命浪潮。」

研究的進展和質疑

自1911年荷蘭物理學家昂內斯發現超導態,為人類打開了超導大門後,各國科學家圍繞這個被譽為現代物理學「聖杯」的「室溫超導」進行了多輪研究。

在本輪熱潮前,兩位印度科學家2018年就曾宣稱,一種金銀納米粒子構成的混合物在13度以下顯現出超導特性。但這項研究在當事人2019年5月發布修正後就不了了之。

美國羅切斯特大學教授迪亞斯(Ranga Dias)今年3月也宣布,找到了一種名為三元鑥氮氫體系(ternary lutetium-nitrogen hydrogen system)的新材料,實現了「常溫超導」。

不過,長期從事高溫超導材料研究的南京大學物理學院聞海虎團隊很快對迪亞斯團隊的研究結果提出質疑。中科院物理所程金光團隊也發表論文表示質疑。

中國團隊對迪亞斯研究的懷疑並非空穴來風。早在2020年10月,《自然》雜誌就報道了迪亞斯聯合內華達大學等團隊在室溫超導領域的突破,實現了15度以下的碳氫硫化物超導。

但去年9月26日,《自然》雜誌又撤回論文,原因是研究人員在數據處理方面存在違規行為。

引發本輪「常溫超導」熱潮的韓國研究團隊7月22日在arXiv率先發表論文,其宣布合成的世界上第一個室溫常壓超導體LK-99,能在127攝氏度(室溫條件)以下達成超導。團隊成員還表示,可以幫助其他團隊在一個月之內復現。

美國勞倫斯伯克利國家實驗室 (LBNL)7月31日發文表示了對上述研究成果的「理論支持」。

數小時後,中國團隊也宣布初步復現。華中科技大學材料學院在嗶哩嗶哩發布視頻稱,首次成功驗證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比韓國團隊獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。

雖然影片上看,合成成功的晶體非常小,還不到一個指甲殼大,但也足以令科學界和網民感到振奮。

欲與韓國團隊爭奪室溫超導材料「第一」的美國泰吉量子(Taj Quantum)公司8月1日公布照片稱,新發現一種室溫超導材料,可在較寬的溫度範圍內工作。

不過,泰吉量子公司沒有同時公布相關實驗數據,引發了大量質疑。

幾乎同時,俄羅斯科學家Iris Alexandra也在推特上發布消息稱,成功制出了具備常溫抗磁性的LK-99晶體。

圖為LK-99在超導形態的示範圖,LK-99是銅摻雜鉛磷灰石的一種物質。(Wikipedia)

研究引發的市場波動

各國相繼宣布室溫超導的利好信息在資本市場立即引發連鎖反應,中美韓相關板塊集體大漲。

韓國化學廠德成(Duksung)、超導線材製造商SuNAM、電子零件製造商Shinsung Delta Tech等企業,從星期二起一連兩天漲停板。

中國法爾勝五個交易日出現三個漲停板,金徽股份三個交易日出現兩個漲停板。

面對A股的狂熱,網民創作段子戲謔:人類從發現超導現象到疑似發現常溫超導用了112年,A股從發現室溫超導到實現可控核聚變用了60分鐘。

最讓人啼笑皆非的是,美國一家和超導毫無相關業務的能源解決方案公司「超導公司」(American Superconductor),星期二一度暴漲近150%,最終收盤漲逾60%。

正在市場陷入「超導」旋風之際,韓國超導學會8月2日發布的一份報告猶如一盆冷水澆在頭上,讓人漸漸恢復理智。

韓國超導低溫學會組成的專家驗證委員會對LK-99進行科學研判,認為超導現象意味着特定物質會消除電阻,並產生擠出內部磁場的「負效應」,但在與LK-99相關的視頻和論文中,並沒有出現這種邁斯納效應。

韓國研究團隊成員之一、量子能源研究所代表李碩裴接受韓聯社採訪時說,相關論文存在缺陷,是團隊中的一名成員未經他們同意擅自發表的,目前已要求撤下論文。

實際上,當美國勞倫斯伯克利國家實驗室對LK-99表達支持的同一天,北京航空航天大學材料科學與工程學院和印度CSIR-國家物理實驗室分別發表論文,顯示自己復現的LK-99沒有超導特性。

隨着常溫超導研究的受挫,超導概念股兩天內從漲幅居前變成跌幅居前,美股8月2日收盤時,美國超導公司股價暴跌29%,盤後繼續下跌近12%。

A股概念板塊8月3日也受到重挫。收盤時,中孚實業跌9.97%,西部超導跌8.13%,中天科技、白銀有色等紛紛下跌。

多家A股公司前一晚(8月2日)還對超導概念進行了澄清。據不完全統計,在投資者互動平台上,有數十家公司被問及公司業務是否涉及「室溫超導」或相關技術,多數公司都進行了否認。

新一輪科技戰?

儘管室溫超導技術還不穩定也不成熟,但各國摩拳擦掌、分秒必爭之勢,表明他們唯恐錯失了進入這一賽道的先機。

這一場景似曾相識。去年12月,微軟投資的人工智能公司OpenAI推出ChatGPT引爆市場,全球最大的中文搜尋引擎中國百度兩個月後也宣布進場,帶來新一輪AI大模型競爭。

《中國人工智能大模型地圖研究報告》顯示,截至今年5月底,中國10億級參數規模以上的基礎大模型至少已發布79個。

儘管中美兩國大模型的數量佔全球大模型數量的近90%,但其他國家也在為推進AI發展躍躍欲試。

韓國今年6月宣布未來五年豪擲5000億韓元(約5.12億新元),扶持AI技術核心產業;印度總理莫迪今年6月會見OpenAI執行長阿特曼後發推文說,人工智能在印度潛力巨大,歡迎可加速數碼轉型的所有合作。日本東京工業大學和日本東北大學等團隊5月發布消息稱,將開發作為生成式AI基礎技術、具備更強日語能力的大語言模型。

「室溫超導」的研發進展引發各國資本市場大起大落,其中不乏概念炒作的因素,但更深層次來看,是各國都想搭上技術革命的快車、對稀有原材料及開發主導權的戰略博弈。

在各國競爭日益激烈的時代,誰都不想在科技發展和製造進程中被人「卡脖子」。

本文獲《聯合早報》授權轉載