科學家的新發現 量子物理學將讓物體懸浮成為可能

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我們在很多科幻電影和小說中可能都看到過物體不借力懸浮起來，很多人平時也會想像自己有超能力能讓物體懸浮，得益於科技的進步，雖然我們不能給大家這種超能力，但科學家已經發現了真正的量子懸浮現象。

具體內容是，在適當的條件下，一種特製的材料被冷卻到超低溫，然後放置在一個特殊的磁鐵上，接著它就會無限懸浮在那裡。如果你製造一個磁性軌跡，它會在上面和下面懸浮，並永遠保持著運動狀態。這裡很多人可能就會想問這是怎麼做到的呢。有專業人士也對此發表了疑問，Meissner效應是在沒有電阻的情況下產生的，零電阻是自由流動的電子嗎？

有幾點需要解釋一下：

? 懸浮的特殊材料非常是超低溫的

? 它可以懸浮在磁鐵的上方或下方，被固定在一個特定的位置，

? 如果你把它放在磁性軌道上，它會一直勻速運動。

這個現象很特殊，我們平時說的永磁體，物理學家稱之為鐵磁體，是不可能像這樣懸浮的。接下來讓我們來看看它的原理是什麼，看看這種懸浮現象有何特殊之處。每一種物質都是由原子組成的，原子本身也作為物質內部結構的一部分，如果對這種材料施加外部磁場，這些原子或分子也會被內部磁化，並沿外部磁場相同的方向排列。

鐵磁體的一個特殊性質是，去外部磁場時，它的內部磁化仍然存在，這就是為什麼它是一個永磁鐵。幾乎所有的材料都不是鐵磁性的，大多數材料，一旦你把外磁場拿走，它就會回到非磁化狀態。所以當你向它們施加外部磁場時，這些非鐵磁性材料內部會發生什麼?

? 反磁性，即它們被磁化後與外磁場反平行

? 順磁性，即它們平行於外磁場。

結果顯示，所有的材料都表現出抗磁性，但也有一部分材料是順磁性的。抗磁性總是很微弱，所以如果材料是順磁性的，可以很容易地抵消抗磁性的影響。因此一個外磁場打開或關閉，就像把一種材料移動到接近或遠離永磁體的地方，這改變了材料內部的磁化強度。所以當你改變導體內部的磁場時，究竟會發生什麼，這就涉及到一個物理定律，法拉第電磁感應定律。

法拉第電磁感應定律告訴我們，改變導體內部的電場會使其產生內部電流，而產生的這些微小電流叫做渦流，它們與磁場的內部變化相反，在正常溫度下，這些微小電流是極其短暫的，它們遇到阻力會逐漸衰減。

而這些懸浮材料是由特殊材料製成的，在極低溫下具有超導性，電阻降至零。原則上，任何導電材料都可以在極低溫下都具有超導性，但這些特殊的超導材料的不同之處在於，它們在77k的溫度下就具有超導性，也就是液氮的溫度，這也可以製造低成本超導體。

還有一點是，當溫度降至材料的臨界溫度以下，將其轉變為超導體時，它會釋放所有內部磁場。這就是邁斯納效應的實質，內部磁場排出。它把超導體變成了一個完美的抗磁體，就比如鋁、鉛或汞這樣的材料，把它們冷卻到臨界溫度以下時就會這樣。

我們先把這個均勻完美的抗磁體放一放，想像一個內部含有雜質的抗磁體，如果你把其冷卻到臨界溫度以下，改變其內部的磁場，內部的磁場仍然會被排出，但有一點比較特殊，那些有雜質的地方，磁場仍然會存在。

雜質就是磁量子懸浮現象發生的關鍵，磁場從無雜質區域中被排出，無雜質區域是超導的，但是場力線穿透了雜質，改變了內部的電場併產生了渦流。這就是關鍵，渦流是移動的電荷，它們沒有遇到阻力，因為材料是超導的。因此，只要材料是超導的，並且溫度低於臨界溫度，電流就不會衰減，而是無限期保持下去。

總的來說，就分成兩種情況：

1. 在純超導區，磁場被排出，形成一個完美的抗磁體。

2. 在不純的區域，磁場線被集中和固定並引起持續的渦流。

所以，正是這些不純區域產生的電流將超導體固定在合適的位置，併產生了懸浮效應，不過足夠強的外部磁場可以破壞這種效應。超導體分為兩種類型，在I型超導體中，場強的增加，其超導性會被破壞；但在II型超導體中，只有不純區的超導性會被破壞，II型超導體會出現這種懸浮現象。

只要有外部磁場，一般來說是由一排放置好的永磁體提供的磁場，超導體就會繼續懸浮。而在實踐中，唯一能結束磁性和量子懸浮效應的方法是將材料的溫度上升到臨界溫度以上。

那麼這就意味著，如果我們能夠創造出一種在室溫下就具有超導性的材料，那麼這種材料將無限期保持懸浮狀態。接著如果為它設計製造一個磁性軌道，讓這種含雜質的超導體達到室溫並開始運動，它就持續保持運動，再把這個搬到真空室里，除去所有的空氣阻力，就可以創造出永動機。

這一切都意味著物體懸浮是真實存在的，而且已經一定程度上實現了，這也得益於量子效應，否則也不可能做到這一點，有了量子效應，也就能設計出合理的實驗裝置。量子效應為我們的未來的科技創造了無限可能。想像一下，如果我們能開發出室溫的第二類超導體，懸浮幻想都將成為現實。

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