室温超导还会成功吗？为什么说室温超导的本质就是演生论？

最近疑似室温超导的LK-99材料很火，土木老哥的嘴都能被钓歪了。

我原本计划等这件事尘埃落定之后，才写一篇文章讲一下。但看目前这个进展，没有几个月的时间是难以有最终的结果 ，有的测量出抗磁性，有的又没有抗磁性，而零电阻测量的实验结果也不一样。

所以关于此次室温超导，现在就不评论了，等后续验证就行

最近关于超导的科普太多了，这期文章的重点不在室温超导，如果只关注室温超导，那格局还是有点小了。如果LK-99最后获得成功，这不仅只是室温超导的成功，更是对演生论的最好验证。

而演生论在现代物理学地位尤为重要，甚至可以算是第三次科学革命。

演生论除了可以解释凝聚态物理的超导现象，也能解释广义相对论的缺陷，以及暗能量等问题。

那什么是演生论呢？

首先演生论是相对于还原论而言的，前两次物理学革命都是基于还原论而来的。

现在很多人思考物理问题依旧是还原论的思想。因为这是人脑自带的最朴素的思想。

首先物理研究的对象就是物质以及物质的变化规律，在宇宙中，物质的种类划分极其庞杂，按物态划分有固态，液态还有气态，按元素组成划分有金属，木材，肉类。按导电性划分有绝缘体，半导体和导体。物质种类的划分可以有无数种，这取决于划分的方式。

而且这些物质都在不断变化，有量子纠缠，有空气分子的布朗运动，又有光合作用，天体自转，超新星爆发等等。

所以物理学家面对的如此庞杂的物质变化规律就得用还原论的思想来解决。也就是不管是什么物质，也不管是什么运动形式，我只需找到构成这些物质的最基本材料，以及控制它们运动的基本作用力，就可以全部推导出世间万物的所有现象。

所以物理学家一直追求寻找基本粒子，以及所有基本作用力。如今的标准模型就是干这个的。

在如今的标准模型的框架中，宇宙万物至少由61种基本粒子支配的。构成物质的基本粒子由48种费米子承担。负责物质相互作用的运动由13种玻色子承担。

如果你认为有了标准模型之后，从小尺度量子现象到大尺度引力现象几乎都可以用这61种基本粒子解释。

那这就是典型的还原论思想，先抓住最小，最基本的结构，只要了解最基本结构的性质和规律，就能反推出微观和宏观的所有性质和规律。但这是一种线性推理的过程。

第一次物理学革命时，牛顿就是利用还原论这样干的，先通过苹果落地现象找到地球上的引力规律，并将其视为宇宙中最基本的作用力，继而将这种引力作用反推到更宏观的天体运动上，从而获得巨大的成功。

但是牛顿的引力并不能解释所有现象，比如后来麦克斯韦的电磁理论的光速问题，水星进动的宏观现象，以及电子绕原子核的微观现象。所以这时候就需要一种新的，更基础的还原论的理论取代牛顿力学。

这时候相对论和量子力学就呼之欲出了。前者从宏观尺度取代牛顿力学，后者从微观尺度取代牛顿力学。

量子力学和相对论的建立是第二次物理学革命的成果，1915年，广义相对论提出之后，相对论的大厦基本完成，到上世纪40年代，量子力学的大厦基本稳固。但这时候物理学家还是抱着还原论的思想看待世界。

相对论将牛顿力学的还原论的基础结构已经推进到时空弯曲，量子力学将物质构成的还原论已经推进到基本粒子尺度。

相对论和量子力学建立之后，物理学的大厦好像貌似真的建成了，剩下的工作真的就应该是缝缝补补的工作。因为宇宙万物的运动的基础结构几乎都可以在相对论和量子力学中找到。终极还原论貌似已经成功，只需利用还原论的思想从微观规律反推就可以得出所有宏观规律。

但是在1911年，人类第一次发现了超导现象，这也是人类第一次发现的宏观量子效应。当时的量子力学是无法解释这种现象的。因为按照量子力学还原论的理论，电子在非真空的材料中运动时，必然会受到材料中原子的阻力，这就是电阻。

按照还原论的思想来理解，我们既然可以了解单个电子的运动规律，那从单个电子推导到多个电子在材料中的运动时，就必然会得出电子群也会受到相应阻力的结论。不可能出现无法预测出超导现象。

所以这时候还原论还对吗？

既然我们已经可以掌握微观粒子的运动规律，那为什么向上推导时，又出现预料之外的结果。

再后来，用量子力学的还原论推导不同尺度的现象时，出现了大量预料之外的现象，比如超流现象，量子反常霍尔效应。

于是物理学只能针对这些新现象提出新的理论，比如朗道-费米液态理论，bcs超导理论。但是这些理论都是唯象理论，不能深入到基层机制，只能解释部分现象。

对于超导现象，bcs理论用两个电子配对形成库珀对，导致电子从费米子转变成玻色子来解释。这个理论可以很好的诠释部分超导现象，但是最近韩国的室温超导材料，暂时还无法用bcs理论解释。我们无法得知在室温情况下，电子是如何形成库珀对的。或许它们压根就不是库珀对，而是一种全新的现象。

如今，还原论已经过时。用还原论解释宇宙万物，甚至都没有推导到宏观尺度就得流产。

这时候就需要用演生论取代还原论。关于演生论，物理学家安德森有着极其精辟的解释。

他认为，由基本粒子构成的，巨大和复杂的集聚体的行为，不能依据少数粒子的性质做简单外推就能理解。

而正好相反，在复杂系统的每一个层次，都会呈现出全新的规律。而要理解这些新行为，所需要做的研究，就其基础性而言与其他研究相比毫不逊色。他的意思就是说，物质在不同层次里面，实际上有它自身的规律。而且就重要性也都是平等的，没有谁更基础一说。

关于这些层次，简单讲，有很多种方式可以划分这些层次。最简单的划分至少有三种层次。分别是空间层次，时间层次和关联层次。

通俗来说，即便我们知道构成物质的基本粒子的运动规律和性质，但是通过这些规律也无法线性推理出粒子之间相互关联时产生的新的性质。甚至新的性质和基本粒子的基础性质截然相反。

如果粒子多样性和复杂度在空间层次越来越宏观，性质又会大变。

比如微观世界的量子叠加态，在宏观尺度上几乎就会消失殆尽。物质性质从量子叠加态变成确定的本征态，描述它们的理论就会从量子力学就会过渡到经典力学。

而在时间尺度上，短时间的粒子性质和长时间的粒子性质也截然不同，比如基本粒子会随着时间的推移发生随机的量子叠加态的坍塌。

这就是演生论，物质的性质在不同尺度，不同时间，和不同复杂度(关联性)状态下，会出现截然不同的性质。新的性质是无法用还原论推导出来的。

因为新层次产生的新规律，和更小层次的规律是平级的，没有谁更基础一说。

演生论通俗比喻来说，一颗糖是甜的，两颗糖放嘴里就不是2倍甜，而可能是任何一种其他的味道，比如辣味。而三颗糖放嘴里可能是未知的味道，也可能无味。

认为两颗糖放嘴里是二倍甜就是典型的还原论的思想，而两颗糖放嘴里出现辣味就是演生论。

所以在演生论中，经常会出现实验超越理论的存在，因为所有的唯象理论，本质都是局限性还原论，只适用于部分现象，物质在新的层次出现的可能现象很难预料，并且会颠覆原有的理论。

就拿最近的室温超导来说，如果LK-99材料为真，那它就已经脱离现有理论框架了，因为根据BCS理论的预测，常压下的超导转变温度不能超过40K。

后来1986年发现的铜氧化物材料和2008年发现的铁基超导材料就已经超出bcs理论的解释了。

由于演生现象的存在，新超导材料甚至会出现在理论指导下做不出，反而失误操作，或者无意掺入杂质就成了的怪异现象。

于是就有人调侃，发现新超导材料的第一定律就是远离理论物理学家。

由于演生现象的存在，我们可能就无法利用一种所谓的万有理论，解释宇宙万物的所有现象。

为了描述演生过程中突然迸发的未知现象就得发展新的学科，现在的凝聚态物理，拓扑理论，混沌理论就是演生论的最好诠释。

我们现在大部分时间都是将演生论利用到次微观尺度，也就是从粒子尺度到大分子尺度。然而在超宏观尺度，演生理论可能会再次发挥作用，这就暗能量问题。

暗能量的本质就是一种斥力现象。这也是现代物理学天空最大的一朵乌云之一，如今我们只能知道宇宙中存在引力作用，但为什么在超宏观尺度上，宇宙在膨胀，星系之间的距离在不断拉大。

之前我们用大爆炸的余威解释宇宙膨胀的原因，这就意味着宇宙在减速膨胀，但在1998年，天文观测通过1a型超新星爆发发现宇宙正在加速膨胀。所以这就不得不寻找新的机制解释宇宙加速膨胀。这种机制就是假设宇宙中存在均匀分布的暗能量，它充当斥力的作用，让宇宙加速膨胀。

从室温超导到暗能量上，都是演生论在发挥作用。我们能接受在微观尺度上发生的各种演生现象，为什么就不能将其利用到超宏观尺度上呢？

宇宙在不同尺度表现的性质可能截然相反，多个粒子相互作用可能会出现超导现象，而宇宙在的超宏观尺度也可以出现以引力截然相反的斥力现象。

层次不同，性质不同是演生论的核心观点。此前，我们总是喜欢找到简而美的万有理论，利用万有理论从还原论的思想推导宇宙中所有现象，仿佛只有这样，物理学大厦就能建成，这样我们就可以万事大吉，一劳永逸。

其实这种思想反而束缚了科学的发展，因为这样一来，我们可以利用的自然规律就越少，科技水平就越存在上限。反而不同层次的物质性质越不一样越好，这样我们可以利用到自然规律就越多，就越能创造新的科学，不断创造新的事物，推进人类文明。