室温超导突破是真是假？LK-99背后的故事——机器中的幽灵

 Room Temperature Superconductor? 

室温超导，被视为超导领域的圣杯。100多年来，无数科学家为了这个目标倾尽全力，最终却一无所获。

就在最近，一批韩国科学家宣称创造出了一种室温下的超导材料，令世界震惊——要知道，就在今年3月，类似的消息曾经占据过人们的眼球——罗彻斯特大学的Ranga Dias宣称创造了一种1万个大气压下的室温超导材料。但很不幸，此次事件最终被证明是一场闹剧，相关论文最后也以黯然撤稿收场。

但这一次的新闻不太一样，它更震撼，更神奇——因为韩国团队宣称，这种超导材料根本不需要高压，也不需要低温，在普通的环境中就可以超导！你甚至可以将它拿在手中把玩——这种材料，就是LK-99。

试想一下，如果这一发现是真实的，那么，韩国科学家无疑将获得诺贝尔奖，甚至会改变人类文明的进程！

就在写稿的这几分钟里，全世界的多个实验室都在紧张工作，他们夜以继日，希望能重现韩国团队的奇迹。不过截至目前，尚未有确凿的消息流出，人们只能闭住呼吸，耐心等待，祈祷这一次的发现不再是一场乌龙。

那么，在大家翘首等待的日子里，我们来讲一讲LK-99背后的故事吧。

故事得从1994年的高丽大学化学系说起。

高丽大学是韩国的顶级大学之一，虽然不如首尔大学有名，但也相当不错，化学专业在全世界排名大约在79名左右。

高丽大学景色

高丽大学化学系的创始人叫崔东植，是一个非常有个人魅力的教授。他在1994年提出了一种离经叛道的理论，叫ISB理论（Inter Atomic Superconducting Band，原子间超导带理论）。他破天荒地认为，通过一种无机的一维高分子链，可以实现超导。但这和主流的BCS超导理论大相径庭，并没有引起太多关注，也没有在科学界掀起丝毫的浪花。全世界只有他自己的研究生李石培默默写过一篇相关的硕士论文——《基于ISB理论的超导性解释》（Explanation of Superconductivity by the ISB Theory），之后，这一理论便无人问津。

崔东植教授自然心有不甘，于是不断物色新的团队成员。

1996年，一个名叫金智勋的年轻人出现在了他的视线里。金智勋虽然年轻，但却是一位真正的实干派，散发着一种老派而古典的科学气质。他只相信眼前的实验结果和数据，哪怕实验数据和所有主流理论相悖，他也绝不会向任何学阀低头。崔东植一眼便相中了金智勋，劝他放弃手上的电池材料研究，来自己的超导团队进行化学合成，顺便读个博士学位。

金智勋答应了。他埋头苦干，两年间对数十种陶瓷材料进行了几百次实验，但收获甚微。崔东植宣称的“一维超导通道理论”就像镜中之月，水中之花，看不见也摸不着。

1999年，就在金智勋即将放弃的时候，他在一个铅磷灰石的样品上发现了异样——实验数据的图表上有一个微弱的波动——看起来似乎由超导引发。他在激动中不断重复实验，最后在几十个样本中发现有两个样本可以重复这个现象。但可惜的是，这个类似超导的数据就像幽灵一般，太模糊，太微妙，难以捕捉而缺乏说服力。

金智勋在一番尝试后，始终难以放大这个信号，终于有些灰心。他预感到，如果再这么继续下去，博士可能是死路一条。于是，无论导师崔东植如何劝说，金智勋还是决心放弃超导，回到了电池材料的老本行研究。

4年后，金智勋以电池材料完成了博士学位，开始在一家供应助听器电池的小公司踏踏实实地上班。

而失去了心灵手巧的金智勋，崔东植就像失去了左膀右臂，他只能将所有希望寄托于还没毕业的李石培，希望他能坚持研究。

好在李石培踏实而耐心，他和导师二人不断修订ISB理论，不断缩小超导体配方的搜索范围。但无论他俩如何努力，也难以像金智勋那样得心应手。经过9年的时间，李石培在金智勋的研究基础上，终于完成了超导体的合成论文，于2008年拿到了博士学位。但这一天来得太晚了，李石培在9年的博士生涯中磨灭了科研的兴趣，毕业后在一所私立高校担任老师，转行教学生计算机。

崔东植的一维超导理论研究陷入了低谷——金智勋在电池公司打工，李石培则在大学里混日子。

但天意并非如此。

冥冥之中，二人并未忘记1999年发现的幽灵。

2008年，金智勋和李石培一边在各自单位上班，一边又鬼使神差地继续了研究事业。他们注册了一个名为Qcenter（量子中心）的“皮包”公司。这个公司有一搭没一搭地做一些咨询业务，偶尔做一些实验——金智勋和李石培回归了现实生活，超导仿佛只是一种业余爱好，像一个青年时代的梦。1999年的发现像是一个机器中的幽灵，自惊魂一瞥后便消失得无影无踪。

十年，弹指一挥间，二人从青年步入了中年。

2017年，导师崔东植教授忽然病重，弥留之际，特意召唤金智勋和李石培见面。

二人看着病榻上的恩师，往事涌上心头。临终前，导师叮嘱二人，一定要找到1999年出现的那个幽灵：“拜托了，继续研究下去。但是在完美实现之前，不要让世界看到它。”

在老先生的心中，也许室温超导就像一朵白莲花，容不得半点瑕疵和虚假。

5月份，崔东植教授撒手人寰。

李石培决意继承导师的遗志，开始重新筹建实验室，继续研究。

但现实很残酷。他和金智勋简单算了一下，研究需要一台电子自旋共振谱仪（ESR，Electron spin resonance），用来检测检测物质中不成对电子的特性，还需要一台超导量子干涉仪（SQUID，superconducting quantum interference device），用来测量微弱的磁通量变化。但这些仪器都非常昂贵，显然无法由个人承担。而且，现在大家有了家室，也不能像学生时代那样无所顾忌，要想全职进行超导研究，就只能对外筹集资金。

但筹钱何其难哉！

起先，在导师老友吴根浩教授的帮助下，他们向韩国国家科学基金会提交了一份申请。但基金会的专家看到这十年之间二人没有发表过一篇论文，于是十分果断地拒绝了。

但李石培并不死心，又向权英完教授抛出了橄榄枝。

权英完是高丽大学的终身教授，信誉良好，成果斐然，而且有ESR和SQUID仪器的使用权。当然，权英完觉得这对搭档有些业余，不过，他想到自己不用承担太多责任，如果能获得资助，何乐而不为呢？于是，2017 年底，权英完入职Qcenter，在大学工作后偶尔过来。

实验室在权英完的加持下获得了资助。

2017年底，Qcenter购买了一台 ESR设备；2018 年初，金智勋全职加入团队。

有了金智勋的全情投入，还有权英完教授的加持，这个小小的团队简直成了超导研究的韩国梦之队！

但令人始料不及的是，金智勋和权英完并不和谐，二人摩擦不断。

权英完是一个学院派物理学家，他不满足于简单的实验现象和数据罗列，认为研究的目的是发现超导现象背后的本质理论。

而金智勋是一个实干主义的实验派，他关注 ESR上发现的数据和信号，相信只有明白无误、无可辩驳的事实才是科学的真谛。

真所谓——道不同，不相与谋也。

而李石培意识到，在过去的20年里，只有金智勋是唯一那个曾经接近超导鬼魂的人。离开金智勋，他们将一无所成。

于是，李石培开始充当和事佬，他在两人之间斡旋。实验又开始磕磕绊绊地推进了。

2018 年初，金智勋很快便重现了1999年发现的痕量超导现象。这一次，他卯足了精神，决心不再让这个鬼魂在眼皮底下溜走。

他不断打磨实验，不断放大这个倏忽即逝的信号。

但这个信号太微弱了。

它是什么？它看似是图表上的一个微微抖动，但却是某个真实发生的神秘事件在现实中的隐约回声。

金智勋就像是宇宙中的马可波罗一样，蒙着眼睛，在未知的大海中探索新的疆域。无数次的实验里，他一遍又一遍地呼喊，一次又一次地倾听ESR的回应。数据时好时坏，他距离真相时远时近。

时间一天一天地过去了。此时的金智勋在理论指导下，发明了一种全新的方法来筛选和搜索。但材料的排列组合如同茫茫大海，找到室温超导体如同大海捞针。

理论也只能止步于此。

2020年，新冠席卷全球，实验室因疫情而封锁，大家如同被囚禁在大海上的孤岛上一般，与外界失去了联系。

在封锁期间的一个早晨，金智勋在图表上看到了一个巨大的峰！他为之一振——这是幽灵的影子第一次被确切地记录！

他不断测试。

但奇怪的是，用同样的材料，在同样的环境下，他却怎么也无法重复这个结果。

宇宙仿佛开了一个玩笑。这怎么可能？

金智勋不断翻看实验笔记，精确重复这次异常测试的方法，但没有发现任何结果。

不过，金智勋有个好习惯，他在每个样品进入熔炉之前和之后，都会进行拍摄记录。

他检查了实验室的录像——功夫不负苦心人，他终于发现了异常的蛛丝马迹——出炉的石英管中，有一个出现了一道裂纹。

金智勋疑惑，难道，这就是召唤幽灵的咒语？

他仔细查看视频，发现自己在将试管从炉子拿出转移到秤上时，手肘不小心撞到了桌子，微微磕碎了试管。

此时，金光再现，醍醐灌顶。

金智勋意识到，在铅磷灰石结晶过程中的某个微妙时刻，需要引入氧气来改变正在形成的晶体结构！这才是重复实验的关键！

至此之后，实验进展飞速。

三个月后，Qcenter经过1000多次实验，终于捉住了这个困扰团队 20 年之久的幽灵，成功将其封印在结晶里。

现在，你可以把它握在手里，它可以在磁场中半悬浮，如同一块魔法石。

LK-99的抗磁性表现

李石培欣喜若狂。

李石培和金智勋从各自的姓中取出一个字母，用LK-99来命名这种新材料，以纪念1999年发现的痕量超导。

LK-99化学结构示意

权英完惊呆了。他如梦方醒，开始试图从物理角度进行理论分析。他一开始就不相信崔东植的超导理论，不相信一维超导理论能够解释实验现象。权英完明白，现在自己比其他所有科学家都领先一步，如果他能最先弄清楚背后原理，诺贝尔奖也将有他一份。

这导致他和团队中的其他成员发生了直接冲突。

此时，成果亟待发表，而团队分裂。新的困扰又出现在面前。

Qcenter没有足够的资金和设备进行更加全面的测量。这种超导材料变成普通材料的临界温度非常之高，甚至超出了普通设备的测量范围！

终于，2020年，团队克服各种困难，完成了一篇论文投给《自然》杂志，希望能够获得编辑青睐。但不幸地是，稿件很快就被拒稿——这个投稿时机不是太好，罗彻斯特大学的Ranga Dias刚刚被揭穿室温超导作弊。而权英完则认为，拒稿的原因是因为文中崔东植的一维超导理论不够完备。

在一番讨论后，大家认为，论文必须要有更权威的教授参与才能发表。而恰好此时，美国威廉与玛丽学院的金铉卓发表了一篇超导论文，于是，大家本着都是韩国人的缘分，开始尝试联系金铉卓教授。

美国威廉与玛丽学院金铉卓教授

而金教授表现出一个主流科学家的正常反应，委婉地邀请他们到美国进行实验。

李石培当然明白，这意味着只有把LK-99确切地展示在金铉卓眼前，他才会被说服和打动。但疫情的封锁，让任何跨国的交流都举步维艰。

团队只好放弃幻想，开始申请专利，写新的论文。

疫情大大拖缓了Qcenter的进度。

李石培让团队专注于后续研究，比如LK-99的气相沉积制备，后期如果大规模应用，在电子生产的流水线上必须完成这一步骤。权英完则在 2021年底向大学申请了休假，全力专注于理论研究。

Qcenter并没有完美的理论来解释LK-99为什么会起作用——整个实验过程非常苛刻。实验粉末必须用研钵和研杵均匀混合，颗粒必须完全均匀。如果购买了预先混合的粉末，或者没有使用研钵和研杵，甚至从炉子移动到冷却站的速度太慢，都将会导致结晶失败。（这也许是最近全世界的实验室都未能复现结果的原因）

而此时，全世界只有一个人，偶尔可以在石英管离开熔炉的某个玄妙时刻，通过快速打破试管来制造这种神奇的浮石。

这个人就是金智勋。

时间流逝，韩国的疫情管控开始松动。美国的金铉卓教授飞越大洋，终于见到了传说中的LK-99，他立刻被这种神奇的材料打动了。超导研究在此刻终于迎来了重大的转机。

在金智勋的帮助下，金铉卓开始能够在美国独立复制LK-99。这种材料的产量很低，大约10次制备才有一次偶然的成功。

后续如果要充分研究这种物质，Qcenter还需要更大的资金投入。

但金铉卓的加入，也让团队结构发生了变化——权英完被边缘化，分工变得不太重要——只是负责SQUID的测量。2023年3月，在一次激烈冲突后，权英完被Qcenter解雇。

众所周知，诺贝尔奖最多只能有三个人分享，而李石培和金智勋必然占据两个名额，权英完知道，金铉卓和自己只能有一人上榜，他获得诺贝尔奖的希望变得十分渺茫。

7月22日早上7点，权英完在arXiv上抢先发布了第一篇论文。虽然此时LK-99的研究并不完善，过早发表论文并不明智，权英完应该是试图作最后一搏。

很快，我们看到，金铉卓在两个半小时后发表了一篇数据更为详实的论文——当然，这篇论文里没有权英完的名字。

至此，一场科学界的宫斗大戏，徐徐拉开了帷幕。

当下，全世界的实验室都在争相寻找1999年的幽灵，竞争激烈。

但谁会第一个成功呢？我们并不知道。我们甚至不知道实验结果会不会又是一场乌龙——目前已经有一些科学家质疑，所谓的LK-99并非传说中的超导体，而只是一种新的抗磁体。

而科学就是如此残酷和无情——科学发现从来不按照计划进行，它充满了未知、巧合和偶然。历史上很多科学家穷尽了一生的精力，最终却一无所获；他们放弃了爱情和家庭，却只是两手空空。

不过，我们应该敬重每一个为科学奉献的人，他们的执着和平凡，才是真正的人类之光。

参考

https://twitter.com/8teAPi/status/1685641682694610946

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