他們在論文中聲稱，在室溫和常壓下，一種由金和銀構成的納米複合材料顯現出了超導的特性。
室溫超導一直是學術界研究的熱門話題，這個奇特的性質幾度在科幻與現實之間搖擺，可望而不可及，很多物理學家願意終其一生去尋找室溫超導的答案。過去的幾十年裡不乏有關於「室溫超導」的論文發出，每次都會引起學界不小的討論。最後往往是討論塵埃落定，大家鎩羽而歸。
圖丨 Anshu Pandey（來源：印度科學院官網）
論文發出後，印度凝聚態領域的理論物理大牛們難掩興奮，畢竟這可能為印度帶來又一項諾貝爾物理學獎。上一個獲獎的印度人是著名的物理學家錢德拉塞卡拉•拉曼，他因著名的拉曼效應使他成為 1930 年諾貝爾物理學獎得主。
理論物理學家 Vijay B。 Shenoy 在一次報告會上說為這項實驗背書：「這很超導，如果實驗屬實，這種神奇材料背後的原理肯定會是一種全新的超導理論。」
另一位印度超導研究的權威 T.V.Ramakrishnan 對媒體表示：「我認為，這個實驗是真實的，很顯然，電阻和磁化率的數據符合超導的要求，它們之間也吻合得很好。至於其背後的原理，當然是重要的，但也可以稍後做探索。至今人們為超導的原理還爭論不休。」Shenoy 也補充到：「凝聚態領域幾乎所有重要的理論都要晚於實驗結果。」
然而鑑於此次研究的重要意義，文章曝出後也引發學術界的熱烈討論，其中不乏對室溫超導的質疑。一些實驗物理學家認為，本次研究並不能成為發現室溫超導的直接證據，而只是指出了一種可能性。
更有麻省理工學院的學者指出，其文中的兩組相互獨立的關鍵數據竟出現完全一樣的隨機測量誤差。這在科學界，就像是連續兩期六合彩竟開出完全相同的中獎號碼。
圖 | 一塊磁鐵漂浮在超導體之上（來源：Wikimedia Commons）
金銀混合的納米顆粒
先從超導說起吧。
但凡一種材料都會有電阻。金屬的電阻很小，是良導體，因此它們被製成了傳導電流的設備，比如銅製的電纜。但是在高壓電纜上仍然會有嚴重的熱損耗，如果用超導體製成的電纜就可以完美地解決這個問題。
超導體，顧名思義，是一種超級導體，電阻為零。超導狀態下的材料除了電阻快速降到零，還會有一個顯著現象：完全抗磁性，即磁感線無法穿過一個超導體，因為超導體排斥了所有的外部磁場 （在磁場不大的情況下），從而使其內部磁場為零。把一個磁鐵放放置於超導體上，它會漂起來，在外力的作用下零阻力的移動。這個現象也叫做邁斯納效應，對於一個理想的超導體來說，體積磁化率—衡量物體被磁化的程度—為-1。
理論上講，超導體是各種電氣設備的理想材料，用它製成的電纜可以零發熱輸送很高的電流，超導磁懸浮列車可以零阻力狂奔，是不是一片另人嚮往的生活前景？
只可惜，雖然在過去的一個世紀裡人們發現了很多超導體，從單質到複合物，再到複雜的化合物甚至是奇異物質，我們還是沒有辦法實現這些美好的生活願景。因為這些超導體無一列外是低溫超導，這個低溫不是你家冰箱的冷凍室，也不是穿著短褲站在南極的冰面上，而是接近絕對零度 （-273°C） 的低溫，這個溫度下幾乎所有氣體都是液態。
圖 | 實驗中使用的電極，深灰色區域附有金銀混合物薄片，薄片有 100nm 厚，黑色的長條長度為 3mm（來源：此次論文）
那麼，Pandey 的團隊是在什麼樣的實驗中發現室溫超導的呢？
這個實驗說簡單也簡單，他們將直徑為 1nm 的銀顆粒嵌入到了金的網格中，並將這種混合物製備成了直徑為 10-20 納米的顆粒。值得注意的是，論文只提及了製作這種混合物的方法叫化學燒結法，對其詳細過程並沒有作詳細描述。這些納米顆粒進而再被製成薄片，附在電極上面，以方便測量其電阻。
隨著溫度的降低，電阻剛開始並沒有什麼顯著的變化，但是當溫度降低到 230-240K 的區間時，電阻一下子從 0.7 歐降到了 100 毫歐。報告中說由於儀器精度的限制，他們推測實際的測量值可能還要更低。這意味著每單位長度的電阻將小於 0.1 納歐，比普通金銀的電阻整整低兩個數量級。Pandey 估計了臨界溫度在 236K（-37.15°C）附近。臨界溫度隨外磁場的升高而降低，也符合超導體的特性。
圖 | 電磁特性隨溫度的變化。左為電阻，右為體積磁化率。（來源：此次論文）
在抗磁性方面，Pandey 測量了材料的體積磁化率隨溫度的變化。發現它在臨界溫度附近從零降到了-0.06。這個值離理想超導體的-1 還差得很遠，不過研究人員給出了一個理由，純度不夠。等效地說材料有 6% 的區域是超導。
「這個實驗做得很乾淨且有說服力」，數學科學研究所的 GanapathyBaskaran 教授說，「對於粒狀超導來說，10%的超導佔比已經不低了。」
物理「聖杯」的爭議：誇大其詞？數據異常？
目前為止，236K 的臨界溫度離室溫還有一段距離，Pandey 在論文中僅僅提出了達到室溫的一種可能性：降低材料中金的比例。在他們聲稱的另一項研究中，一塊含有較少金成份的樣品在溫度降到 320K（46.85°C）時，其電阻驟降了三個數量級。這個溫度已經要比赤道上很多地方的溫度要高了。該樣品的體積磁化率為 -0.037，也屬於完全抗磁的範疇。
不過，很多實驗物理學家指出，這些證據最多指向了室溫超導的可能性，並不能用為發現室溫超導的直接證據。
回到這次的研究上，關於為什麼選擇金和銀做為素材，Pandey 僅僅在論文中說：「本著一種去尋找非聲子模型的目的，我們才把注意力轉移到用金和銀製成的納米結構的。」面對更多的提問，Pandey 選擇了緘默。眾多理論物理學家對他的回答採取了一種寬容的態度：「他們用這種材料肯定有其自身的原因，我相信在論文被接受發表之後，他們肯定會透露更多的細節的，」Shenoy 說。
Ramakrishnan 已經開始動員印度科學家研究 Pandey 實驗中的這種金銀納米結構了。「我們還要讓化學家們參與進來，因為他們更懂得如何去製備這種納米材料，而論文的作者也沒有提供有用的細節。另一方面，物理學家還要研究這個結構的其它電磁性質，以及光學性質。我確信，世界上已經有好幾個研究組著手研究了。」
但是，在理論物理學家們的支持論調下，Pandey 的真正同行――實驗物理學家――卻顯得更加嚴謹。一位不願透露姓名的超導實驗物理學家指出，實驗的數據不完整，「論文標題是室溫超導，而數據卻只支持 236K 的超導。是這更像是一項尚未完成的工作，除非他們給 《Nature》 雜誌提交了更完整的數據。」實驗所能達到的測量精度則更讓他糾心。「測量精度最好能達到 1 毫歐（1e-3 歐），也就是說壓降精度要達到 1 納伏 （1e-9 伏）。磁化率的數據也需要更精確。」
他還指出實驗缺乏一項關鍵數據――場冷卻數據。這項數據在實驗者先打開測量磁場後將樣品冷卻時獲得。這項數據可以幫助計算出準確的超導區域佔比，從而與磁化率進行交差驗證。
此外，還有對研究中數據質疑的聲音出現。 8 月 10 日，一篇麻省理工學院 Brian Skinner 博士的文章對數據提出了疑問。這篇文章已提交在 arxiv預印本網站上。
Brian Skinner 指出，研究中的兩組數據十分奇特，下圖為兩組數據的放大圖。該圖描述了樣品磁化率隨溫度的變化函數，是這項超導研究的關鍵數據。可以看出，圖中藍色部分和綠色部分的數據構成完全相同的形狀，而只是位置向下移動。
圖 | 原研究超導率函數圖的放大圖 （來源：ArXiv）
Brian Skinner 博士對此表示，「數據出現的這一特徵在我的認知內史無前例，而且並沒有明顯的理論能夠解釋。」
如今這篇論文，從標題上看註定不會是一篇平常的論文，然而登出大半個月後，學術圈裡出現了截然不同的兩種聲音。難道這又是一次「狼來了」的作秀，還是裡面另有隱情？
路漫漫其修遠兮
事實上，超導現象第一次被發現已經是一個世紀之前的事情了。
像很多科學現象被發現的過程一樣，超導現象也是在不斷改進和提升技術的過程中被偶然發現的。20世紀初期，歐洲的機械工業化已經發展到了相當高的水平。當時世界上各個實驗室都力圖實現將沸點很低的氦氣液化。1911年，萊頓大學的卡末林•昂內斯 （H.KamerlinghOnnes） 成功地將氦氣液化到 4.2K（-269°C），這為他研究物質在極低溫度下的性質提供了方便，也是在這個時候，他偶然發現了水銀的超導現象。這個發現為他贏來了兩年後的諾貝爾物理學獎，同時也開啟了科學家探索超導體的熱潮。
1980 年代之前，超導的研究還集中在單元素金屬和多元合金中。通常稱這些金屬或金屬合金的超導體為常規超導體， 這些材料包括水銀，鋁，鉛和其它金屬合金如鈮錫，鈮鈦和鈮鍺合金。它們的臨界溫度 Tc（即從導體轉變為超導體的溫度）在 20K 以下，這個溫度和液態氫的沸點差不多。
彼時，超導轉變溫度太低，需要昂貴的液氦設備，科學家努力探索提高超導臨界溫度的途徑。只是歷史的發展總是一樣，在一件標誌性事件發生之前，人類的想像力總是受限，金屬類的超導似乎並不能滿足人們對高溫超導的期望。
圖 | 超導體的轉變溫度隨被發現的時間的關係（來源：此次論文）
這一件標誌性的事件發生在 1986 年。
IBM 蘇黎世研究院的德國科學家柏諾茲（J.Georg Bednorz） 和繆勒 （Karl A.Muller） 科學家對一種陶瓷材料已經研究了很久，這一年年底，他們發現鋇鑭銅氧化物（BaLaCuO 或 LBCO）在 33K以下表現出了超導的特性。
現在來看，這個臨界溫度比它的金屬前輩並沒有高出多少，但是在那個年代已經是很高的溫度了，而且突破了液氫的沸點，從此便可以用更廉價方便的液氮來降溫。這兩位科學家次年便被授予了諾貝爾物理學獎，這是為數不多的幾次諾獎被授予了新的發現，可見這次高溫超導的重要性。
這是一個偉大的發現，它開創了高溫超導體的井噴時代。在隨後的十年裡，陸續有新的銅氧化物在高溫下表現出超導特性，臨界溫度從最開始的 33K 一路升到了 98K （YBaCuO）。1993 年，汞鋇鈣銅氧系統 （HgBaCaCuO） 的臨界溫度達到了最高的 138K（常壓），在高壓下（30 萬個大氣壓）甚至可以達到 164K。而迄今為止最高的記錄是 2015 年的 203K，值得注意的是，這一記錄保持者不是銅氧系統，而是高壓下的鋶化氫系統。
雖然 203K（-70°C）比南極溫度還要低上那麼一點點，但是它極大激發了人們的想像。南極已經到了，赤道還會遠嗎？這些高溫超導中是否可以找到一些室溫超導的蛛絲馬跡呢？
超導本質上是一個量子現象。1957 年，Bardeen、Copper 和Schrieffer 提出著名的 BCS 理論，對這一現象做了很好的解釋。晶體的晶格振動往往以聲子的形式呈現，電子與聲子的相互作用可以產生一種「膠水」，使本來相互排斥的電子互相吸引，兩兩成對，這些配對的電子被叫做庫珀對 （Cooper）。當材料的溫度降低到臨界溫度以下時，所有電子庫珀對都處於有序的相干的基態，它們像液體一樣，共同從導體中穿過，與晶格之間不再發生散射。宏觀上看，電子就在導體中無障礙傳輸了。而臨界溫度的存在，是因為較高溫度下的晶格振動對庫珀對造成了破壞。三人因此理論獲得了 1972 年的諾貝爾物理學獎。
圖 | 「BCS 理論」創立者——巴丁 & 庫珀 & 施裡弗
美國科學家麥克米蘭基於 BCS 理論計算，認為超導臨界溫度不太可能超過 39K（-234℃），39K 這個溫度也被稱為「麥克米蘭極限」。這個極限溫度一度被主流學界所接受。
回到這次的研究上，該項研究並沒有在物理學家之間掀起軒然大波，也沒有在博客上和社區上的引起人們的興趣，大概是物理學家們都十分清楚，室溫超導的份量和其承載的意義。
如果室溫超導真的成為可能，那麼很多科幻作品裡的設想就會變成現實。面對這樣大的可能的發現，每人個都屏息凝神，靜靜地等待著 Nature 雜誌的最後判決。可以肯定的是，如果 《Nature》 發表了這個發現，整個世界將為之譁然，超導理論發展將開展也新的篇章。