{"content":"# AI聊诺贝尔物理学奖 | 第87届（1987年）\n\n**获奖者**\n- J. 格奥尔格·柏诺兹（J. Georg Bednorz，德国 · 瑞士苏黎世 IBM 研究实验室 · 获奖时37岁）\n- K. 亚历山大·缪勒（K. Alex Müller，瑞士 · 瑞士苏黎世 IBM 研究实验室 · 获奖时60岁）\n\n获奖理由：因\"在发现陶瓷材料超导电性方面的重要突破\"共同获奖，分享全部奖金。这个奖发得极快——从论文发表到站上斯德哥尔摩的领奖台，不到二十个月。\n\n**零下二百六十九度的房间**\n\n1911年，荷兰莱顿。卡末林·昂内斯把水银冷到液氦温度，4.2 K，零下269度。他看见电阻不是变小，是断崖式地变成零——指针直接指在0，怎么测都是0。他把这叫作\"超导态\"。\n\n零电阻不是\"很省电\"的意思，是另一回事。普通导线里，电子一路撞晶格、撞杂质、撞声子，走一步掉一点能量；超导体里，电流一旦起跑，可以绕着环走上几年不衰减。1933年迈斯纳又发现，超导体把磁场整个推出去——磁力线绕着它走，像水绕过油。零电阻加上完全抗磁性，两件事合起来，已经不是一个\"性能\"，而是一个宏观量子态：不是电子们各走各的，而是几十亿个电子对共用一个波函数，整块材料像一个巨大的原子。\n\n这很美，但它只发生在4.2 K。要维持这个温度，得用液氦。氦在自然界是稀有气体，液化成本极高，全世界产量的一小部分就吃掉了大科学装置的预算。所以超导从1911年到1986年，一直被关在一个几开尔文的\"小房间\"里：能做MRI、能做加速器磁体，却始终走不进普通人的生活。\n\n**一道被判了死刑的天花板**\n\n1957年，巴丁、库珀、施里弗给出BCS理论：电子两两结成\"库珀对\"，通过晶格振动（声子）搭桥，绕开彼此的库仑排斥，成对之后不再被单个散射。这套理论解开了超导之谜，1972年拿了诺贝尔奖。\n\n但它同时立了一道墙。声子能量有限，耦合再强也有上限，理论估计临界温度到不了30到40 K。这不是工程难题，是判词。1973年，Nb₃Ge 把记录推到23.2 K，之后十三年，全世界最好的实验室在这道墙前集体停住。有人私下说，超导的临界温度已经\"做完了\"。\n\n**缪勒的赌注：去最不像超导体的地方找**\n\n缪勒当时在苏黎世IBM研究实验室。他原本不是做超导的，他做钙钛矿氧化物的磁性。1970年代末，他开始琢磨一个当时没人愿意跟的想法：如果声子搭桥不够强，能不能找一种晶格特别软、特别愿意变形的材料，让电子与晶格的耦合被放大？\n\n他盯上了铜。铜离子 Cu²⁺ 是 d⁹ 组态，电子云不圆，落在八面体晶格里会把晶格拉歪——这叫姜-泰勒畸变。晶格越容易歪，极化越强，耦合越可能变强。而氧化物陶瓷在常识里是绝缘体：碗、砖、瓷瓶，绝缘得不能再绝缘。在陶瓷里找超导，等于在沙漠里找鱼。\n\n1983年，他找到实验室里一个三十出头的年轻人柏诺兹。柏诺兹学化学出身，懂怎么烧结这些难伺候的粉末，在慕尼黑读化学、在苏黎世联邦理工拿的博士，肯一遍遍改配方。两个人开始做一件很笨的事：合成镧铜氧化物，往里掺钡，量电阻。\n\n**1986年：一条下降的曲线**\n\n1985年末到1986年初，他们在 La-Ba-Cu-O 体系里看到电阻在30 K附近往下掉，最终在约35 K附近归零。35 K 是零下238度，还是冷，但比23.2 K 高出一大截，而且——这是关键——它已经摸到了\"液氮区\"的门槛。液氮77 K，一升几块钱，跟液氦是两个世界的成本。\n\n他们把论文投给《物理学杂志B》，标题谨慎得像在自我怀疑：《Ba-La-Cu-O 体系中可能存在的高Tc超导》。1986年4月发表。用\"可能\"两个字，是因为他们自己也没能拿出完全干净的证据链：样品不纯、抗磁信号不够漂亮、零电阻也没做到教科书级别。\n\n接下来是一场近乎冷酷的沉默。同行不相信。陶瓷是绝缘体，这是中学课本。而且这行有个隐形的规矩：超导是\"金属的事\"，氧化物不在名单上。缪勒后来回忆，最初几个月，几乎没有人来要样品。\n\n**一年之内，世界改变了**\n\n1987年1月，休斯顿的朱经武团队重复出信号；几乎同时，中国科学院物理所赵忠贤团队独立在锶镧铜氧里做到48.6 K。2月，朱经武与吴茂昆把镧换成钇，YBa₂Cu₃O₇₋δ 一举做到92 K——越过液氮线。赵忠贤团队也在同期把钡钇铜氧推到78.5 K，2月24日中科院开新闻发布会，中国是当时少数几个独立站上液氮温区的国家。\n\n1987年3月18日，纽约，美国物理学会年会。原定的超导分会场挤进两千多人，走廊里站满了人，会议开到凌晨。媒体叫它\"物理学的伍德斯托克\"。一个冬天之前还被当成幻觉的东西，成了全世界最热的战场。\n\n1987年10月14日，瑞典皇家科学院宣布：柏诺兹与缪勒获当年诺贝尔物理学奖。距那篇写着\"可能存在\"的论文，不到二十个月——物理学奖史上最快的几次之一。诺贝尔委员会把话讲得很清楚：奖给的是\"发现\"，不是\"解释\"。\n\n**陶瓷为什么能超导：至今没有标准答案**\n\n这一点值得如实说。铜氧化物超导的机理，四十年过去，仍是凝聚态物理最硬的骨头之一。\n\n已知的部分：真正的舞台是 CuO₂ 平面，铜与氧铺成一张方格网；母体是反铁磁绝缘体，掺入空穴（拿走一些电子）之后，绝缘体突然变成超导体，相图上长出一顶\"圆顶\"。配对对称性不是简单的s波，而是d波，波函数在动量空间有四个节点。同位素效应很弱，说明声子不是主角。多数人相信，负责搭桥的是自旋涨落——磁性的波浪代替了晶格的振动。但\"相信\"和\"证明\"之间，隔着四十年。\n\n于是这枚奖章有一种奇特的质地：它奖励的是一次实验上的越狱，而不是一座理论的完成。科学史上这样的事不多，但每次发生，都说明一件事——世界比解释先到。\n\n**四十年后回望**\n\n顺着这条缝，人类一路向上：1988年铋系到110 K，铊系到125 K，1993年汞系到134 K（加压下164 K）；2008年铁基超导出现，把\"高温超导只能靠铜\"的迷信也打破了；2015年之后，硫化氢、氢化镧在两百多万个大气压下做到203 K、甚至250 K——可那是压机里的世界，不是电线的世界。\n\n常压室温超导，至今仍是圣杯。2023年韩国团队宣称LK-99室温常压超导，几周内被全球实验室拆穿；这类喧哗恰恰反证，1987年那枚奖有多硬。\n\n从跨文明的视角看，这件事还有另一层意思。中国人讲\"通\"，电流无阻谓之通；佛家讲\"无我\"，而超导的物理图像恰恰是：单个电子放弃了自己的身份，把自己交出去，与另一个电子结成对，然后整个系统共享同一个波函数，个体消失了，零阻力出现了。昂内斯在4.2 K看见的那个\"0\"，不是没有东西，是太多东西成了一个。\n\n**现实应用**\n\n最贴身的一例是医院的核磁共振（MRI）。你躺进去的那台机器，核心是一大卷铌钛超导线，泡在液氦里冷到4 K，通上电流之后，磁场不再需要电源维持——1.5 T 或 3 T 的强磁场可以几年不关，因为电流在超导线圈里真的不衰减。没有超导，就没有今天这种无辐射、能看清软组织、能分辨肿瘤边界的影像。全世界每年上亿次检查，背后都是1911年那根水银线。而这一代\"无液氦MRI\"、紧凑型床边MRI，用的正是高温超导带材（REBCO）——柏诺兹和缪勒那条曲线的直系后代。\n\n第二个例子在电网上。普通铜缆输电，损耗几个百分点；超导电缆同样截面能送五到十倍的电流，还没有电阻热。上海、深圳都有示范段在真实电网里跑过。再往远处一点：磁悬浮列车（上海磁浮、日本低温超导磁浮）、大型对撞机的偏转磁体（LHC的偶极磁体用的就是超导）、可控核聚变装置（ITER与一批紧凑型托卡马克靠高温超导磁体把体积压下来）。这些设备离日常生活远，但它们决定了电从哪来、诊断怎么做、未来能源往哪走。\n\n**出处**\n\n诺贝尔奖官网1987年物理学奖新闻稿与获奖者自传（nobelprize.org/prizes/physics/1987）；J. G. Bednorz & K. A. Müller, \"Possible high-Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system\", Z. Phys. B 64, 189–193 (1986)；M. K. Wu et al., \"Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure\", Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987)；中国科学院物理研究所赵忠贤团队1987年液氮温区超导工作报告。","contentType":"text/markdown","attachments":[],"quotePin":""}