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偉大作家馬爾克斯在小說《百年孤獨》中描繪了一個奇幻的故事開頭：「多年以后，面對行刑隊，奧雷里亞諾·布恩迪亞上校將會回想起父親帶他去見識冰塊的那個遙遠的下午?！?/p>

生活在熱帶的人從未見過冰這種神奇的事物，超出自然感知范圍的溫度在接觸者狂熱的頭腦中激起了神秘莫測的幻覺，自然的深邃廣大、宇宙的無窮無盡，因一種奇怪的觸覺變化而顯現(xiàn)。

它的背后是一種能被規(guī)定和把握的物理現(xiàn)象，即液體隨溫度降低而凝結，反之則氣化。

溫度變化無論在物理學領域，還是化學領域，都是實驗者對不同物質進行觀察、審思、追求差異結果的主要途徑。

1911年，荷蘭科學家?？恕た┝帧ぐ簝人梗℉eike Kamerlingh Onnes）在研究低溫下金屬的電阻行為時，意外發(fā)現(xiàn)將汞冷卻到極低的溫度時，其電阻突然完全消失了。這種電阻為零的現(xiàn)象（同時會把外加磁場完全排斥出去，表現(xiàn)出完全抗磁性），他稱之為超導態(tài)（Superconductivity）。

昂內斯因這一發(fā)現(xiàn)以及氦液化技術，榮獲了1913年諾貝爾物理學獎，超導研究的大門從此被打開。

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這意味著什么呢？

由于多數導體靠電子的活躍性實現(xiàn)電力的傳輸，電在傳導過程中是有損耗的，所以電線才會發(fā)熱，阻力太大就會燒斷，導致短路。倘若輸電線都用超導體的話，那就意味著能量運輸的超距離，完整快速地抵達目的地，最大限度地發(fā)揮功用。

試想，某人沿著一條擁擠的街道騎自行車，為了避開行人和障礙物（這就像普通導體的晶格缺陷和雜質），每蹬一腳都會損失一些能量，導致速度變慢，要到達目的地必須付出更多能量。就如同對電而言，電阻消耗了它的能量，并將其轉化為熱量（摩擦）。

有了超導體，相當于一條神奇的「空中高速公路」出現(xiàn)，沒有行人和障礙物，沒有任何空氣阻力。騎行者進入這條高速公路，只需在初始階段蹬一腳，就可以永遠地滑行下去，完全不需要再用力，速度也不會有絲毫損失。

這已經不僅僅是物理學的美好場景了，簡直充滿詩意！

當電流面對絕緣體時，由于缺乏能夠輸送電能的自由電子，停滯不前。當電流通過普通導體，電子能夠前行，但會不斷與原子核的振動和晶格缺陷發(fā)生碰撞，從而損失能量，產生電阻。當電流通過半導體時，則要么通過（此時是普通導體），要么絕緣。

倘若電流沖入超導體，由于在極低的溫度下超導體內部形成特殊的狀態(tài)，電子不再像單個個體那樣運動，而是成對地結合成「庫珀對」，可以像一個整體一樣，無視晶格的阻礙，毫無阻力地向前運動，不會有任何能量損耗，這就是超導體的零電阻特性。

科學的探索充滿詩意，它在最后的時刻往往是依賴無意識的試探性動作來實現(xiàn)的。超導體所預示的世界正好說明了這種過程的詩意，乃至結果的詩意。

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現(xiàn)在，我們回顧一下這充滿詩意的技術的發(fā)展史。

第一階段：發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象

1908年，荷蘭物理學家海克·卡末林·昂內斯成功將氦氣液化。

1911年4月8日，?？恕た┝帧ぐ簝人乖谑褂卯敃r剛剛生成的液氦作為制冷劑，研究低溫下固態(tài)汞的電阻時，他赫然發(fā)現(xiàn)，當溫度達到4.2 K時，電阻突然消失了。在同一個實驗中，他還觀察到了2.2 K時氦的超流體轉變，但并沒有意識到其重要性。

1913年，人們發(fā)現(xiàn)鉛在7 K時具有超導性。

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第二階段：隨后的發(fā)展和理論研究

1933年，德國物理學家瓦爾特·邁斯納和羅伯特·奧克森菲爾德發(fā)現(xiàn)了超導體的完全抗磁性，即當超導體處于超導狀態(tài)時，超導體內部磁場為零，對磁場完全排斥，即邁斯納效應。但當外部磁場大于臨界值時，超導性被破壞。

1935年，解釋超導現(xiàn)象最早的理論出現(xiàn)。弗里茨·倫敦和海因茨·倫敦兄弟在提出倫敦方程，這套方程基于經典電磁學理論并能有效的解釋邁斯納效應。根據倫敦方程，超導體內部的電場E以及磁場B可以表述為以下關系(高斯單位制cgs)：

第一個方程說明了超導體零電阻，即無窮大電導的特性；第二個方程結合麥克斯韋方程組可以推導出磁場只能穿透超導體的表面，這個穿透深度稱之為倫敦穿透深度，超導體內部的磁場則為零，即是邁斯納效應。

1953年，科學家發(fā)現(xiàn)了合金超導體硅化釩。

1957年，美國物理學家約翰·巴丁、利昂·庫珀和約翰·施里弗提出了以他們姓氏首字母命名的BCS理論，用于解釋超導現(xiàn)象的微觀原理。

按這一理論解釋，在極低的溫度下，金屬晶格的振動（聲子）作為「媒介」，使自旋和動量都相反的兩個電子組成動量為零、總自旋為零的「庫珀對」，從而配對形成庫珀對（Cooper pair）。這些庫珀對作為一個整體運動，不會被晶格中的缺陷或雜質散射，因此能夠實現(xiàn)零電阻的超導電流。

BCS理論的建立標志著超導研究進入了新的階段，巴丁、庫珀、施里弗因此獲得1972年的諾貝爾物理學獎。

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第三階段：高溫超導體的發(fā)現(xiàn)

BCS理論成功解釋了常規(guī)超導現(xiàn)象，根據該理論預測，超導的臨界溫度存在一個極限，即麥克米蘭極限（McMillan limit），約為30 K至40 K。這一限制曾讓很多人認為，超導體的臨界溫度不可能超過這個范圍。

1986年，瑞士IBM公司的研究員貝德諾爾茨（Bednorz）和米勒（Müller）在一種銅氧化物（鋇鑭銅氧化物）中發(fā)現(xiàn)了高達35 K的超導電性，打破了麥克米蘭極限，被稱為高溫超導體。

這一驚人發(fā)現(xiàn)迅速引發(fā)了全球性的超導研究熱潮，貝德諾爾茨和米勒因此在次年獲得了諾貝爾物理學獎。

1987年，中國科學院物理研究所的趙忠賢團隊和美國休斯頓大學的朱經武團隊幾乎同時發(fā)現(xiàn)了一種釔鋇銅氧化物（YBCO），其臨界溫度達到了93 K，成功突破了液氮的沸點（77 K）。

液氮比液氦便宜得多，這一突破極大地降低了超導體的冷卻成本，為超導技術的商業(yè)化應用帶來了巨大的希望。

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第四階段：近期與現(xiàn)在

2008年，日本科學家細野秀雄在鐵砷化合物中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度為26 K的超導電性，開啟了鐵基超導體的研究浪潮。

隨后，中國科學院物理研究所的陳仙輝、趙忠賢等科學家團隊在鐵基超導體材料上取得了突破，將其臨界溫度提升至55 K。

2015年，物理學者發(fā)現(xiàn)，硫化氫在極度高壓的環(huán)境下(至少150GPa，也就是約150萬標準大氣壓)，約于溫度203K（-70 °C）時會發(fā)生超導相變，是目前已知最高溫度的超導體。

2018年3月，21歲的中國物理學生曹原在《自然》期刊上以第一作者發(fā)表兩篇論文，內容是試驗發(fā)現(xiàn)兩層石墨烯以1.1度的偏轉夾角疊起來時實現(xiàn)了1.7K溫度下的超導。

這種超導方式雖然離高溫超導很遠，其價值在于向揭開超導原理的成因邁出一大步，一種絕緣體或不良導體透過參雜與變換突然變成超導體，是眾多當前熱門銅氧系超導材料的特性。

羅伯特·勞夫林（1998年諾貝爾物理獎得主）發(fā)表文章認為這種思路給出了「一個令人目眩的暗示」，也許超導體成因沒有想像中復雜，終有一天能輕易用一套物理計算法算出怎樣的物質在怎樣情境下能超導，那時瞬間就能推理設計出常溫超導體，大幅改變科技進程。

2023年，韓國團隊聲稱發(fā)現(xiàn)了一種常壓下的室溫超導體LK-99，引發(fā)了巨大的轟動和爭議?？上?，隨后的復現(xiàn)實驗并未能證實其超導性，大多數科學家認為該材料不具備超導特性。