超导电性

超导电性是一种令人惊叹的现象：某些材料一旦被冷却到一个陡然分明的临界温度以下，便会丧失全部电阻。在超导环里激起的电流，原则上将永远循环下去，无需任何电池维持，也不会让导线发热——这在普通金属里是绝无可能的，因为那里电阻总会把能量化作热而不断耗散。海克·卡末林·昂内斯于一九一一年用液氦冷却水银时发现了它，眼看着它的电阻彻底消失。

无电阻的流动只是故事的一半。超导体还会主动把磁场从其内部排斥出去——这就是迈斯纳效应——这也是为何能让一块磁铁悬浮在超导板上方的半空中。这一对孪生行为并不只是「极好的导电性」；它们是一种独立的量子物质态，在其中海量的电子不再像一群各自为政的粒子那样行事，而是锁定进一个贯穿整块材料的、单一而相干的量子态。

这种集体的量子相干正是关键所在。在临界温度以下，电子两两成对，凝聚进一个共享的波函数，它坚固到使造成电阻的那种随机散射根本无处下脚。超导是少数几个范例之一：一种通常隐藏在单原子世界里的精微量子效应，竟膨胀到你能捧在手心、并能用于磁共振成像磁体、粒子加速器和灵敏探测器的尺度。