身边的巨人：核磁共振
如果你做过核磁共振扫描，或认识做过的人，那你已经在一台超导体旁边站过了。它的「磁」字名副其实，扫描仪的工作原理，是用一个极其强大、稳如磐石的磁场把你包围起来——远比任何普通磁体能长久维持的都强。要造出这样的磁场，机器用的是一卷第二类超导体导线，由液氦冷却，以零电阻承载着巨大的电流。
美妙之处在这里。一旦让电流在那卷线圈里绕起来，你就可以把电源彻底断开。由于导线没有电阻，电流便靠自己一直流下去——一股持续电流——把磁场稳稳地撑住几个月乃至几年。普通磁体绝做不到这一点，除非烧掉一条源源不断的电流之河，还会过热。超导体给了你一块永不疲倦、安静、超强的磁体，而你要持续付出的代价，只是让它保持冷却。
一道量子门：约瑟夫森结
现在来点更微妙的。取两块超导体，用一道薄得不能再薄的势垒把它们隔开——只是几个原子那么厚的一片绝缘体——按理它本该挡住任何电流。可惊人的是，一股超导电流竟仍能穿过去，且不需要任何推力。成对的电子径直从那道缝隙里漏过，仿佛它根本不存在。这个小小的三明治就是约瑟夫森结，它是整个物理学里最有用的器件之一。
这是为什么呢？回想超导体是一个单一的宏观量子态，它所有的对子都齐步行进。约瑟夫森结对一侧的步子是稍稍领先还是落后于另一侧极其敏感。正是这种敏感，使它成为我们手中最精细的磁性探测器——灵敏到足以捕捉你大脑中思绪放电所产生的、那一缕微弱磁场。用这些结造出的仪器，能在不接触身体的情况下，从体外绘出大脑和心脏的活动图。
量子计算机的心脏
约瑟夫森结在建造量子计算机的竞赛中找到了主角的位置。当今许多领先的量子机器，把信息存储在微小的超导电路里，每个电路都围绕一个约瑟夫森结搭建。由于整个电路是一个干净的量子整体，它能维持量子计算所依赖的那些微妙的中间态——一个比特在你读取之前，竟同时既是这又是那。
这些电路要求冷得惊人。它们在能达到绝对零度之上极小一点点的冰箱里运行——比空旷宇宙最深处还冷——正是因为哪怕最微弱的一丝暖意，都会撞乱那脆弱的量子态、抹掉计算结果。所以你也许在量子计算机照片里见过的那盏上镜的金色吊灯，其实大部分是一台非常严肃的冰箱，把一块指甲盖大小的超导芯片维持在荒谬的低温。
- 核磁共振与加速器：第二类线圈里的持续电流，造出永不疲倦的超强磁体。
- 传感器：约瑟夫森结探测来自大脑和心脏的、微弱到难以置信的磁场。
- 量子计算机：超导电路保有脆弱的量子比特，维持在接近绝对零度。
更暖超导体的梦想
我们见过的每一种用途，都共担着一桩痛苦的代价：冷。液氦昂贵、稀缺又难伺候。所以圣杯一直是找到临界温度更高的材料——那些不需如此极端寒冷就能进入超导的材料。1986 年来了一声惊雷：人们发现某些铜氧化物陶瓷在足够高的温度下就能超导，高到可以用液氮来冷却，而液氮便宜、充裕、好打理。这些就是高温超导体。
不过对「高」这个字要当心——它高，只是按这个领域那种发寒的标准而言。这些材料仍需冷到大约冥王星表面那么冷。没有谁兜里揣着一块室温超导体到处走。而且这里有诚实而令人谦卑的一面：经过数十年努力，物理学家仍未完全弄懂这些陶瓷为何会超导。BCS 理论那张温柔的声子床垫，似乎不足以把它们的对子粘在一起，而到底是什么在干这活，至今仍是物理学最伟大的未解难题之一。
为什么这么拼命去追逐更暖的材料？因为「冷」是我们见过的每一种应用头上那笔最大的赋税。一块能在比方说冬日气温下工作的超导体，将让我们把无损输电线架过整片大陆、廉价地运行悬浮列车，并在每家诊所都装上一台无需氦预算的核磁共振磁体。我们每往上爬一度临界温度，就剥掉一层成本与麻烦，这正是为什么哪怕几度的改进也能上头条。
回望这道阶梯
退一步，看看一个寒冷的实验把我们带出了多远。昂内斯看见电阻消失；我们明白了那意味着电子成对、作为一支量子合唱团齐步行进。这支合唱团排斥磁体、托起磁体、让电流永远流淌、从薄薄的势垒里漏过、用量子化的漩涡串起强磁场。从这寥寥几条深刻的事实，便生出了医院的扫描仪、粒子对撞机、磁场传感器和量子计算机。
而故事尚未完结。最大的未解之问——那些较暖的陶瓷为何会工作，以及室温超导体究竟能否造出来——此刻仍在实验室里被追逐着。超导仍是科学中那少有的角落之一：最深的谜团与最实用的机器在那里并肩而居。如今，你已与它们二者都打过照面了。