浮在空中 《阿凡达》中悬浮山的奥秘

科幻电影《阿凡达》不仅给我们带来了3D震撼的视觉享受，也为我们构想了一个奇妙而美丽的潘多拉世界。最令人难忘的场景之一是哈利路亚山，它一个接一个地悬浮在云层中。山上覆盖着茂密的藤蔓，还有飞瀑和挂在墙上的神秘大鸟。神奇的哈利路亚悬浮山经常在空中移动！

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

什么神秘的力量能“托起”空中的这些山脉？这部电影解释说，这座山包含一种叫做“Unobtanium”的神奇室温超导矿石，它通过母树附近的强磁场支撑着哈利路亚山。为了掠夺这些宝藏，疯狂的人类甚至不惜一切代价摧毁那威人的家园。那么，什么是超导材料？为什么它有这么强的磁悬浮能力？在我们的现实世界中有室温超导体吗？

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

什么是超导材料？超导磁悬浮的原理是什么？

超导，顾名思义，意味着超级传导。超导材料具有许多独特的电学、磁学、热学和其他物理性质，其中最典型的是当温度降至足够低的温度(该温度点被称为超导临界温度)时，超导材料的电阻会突然变为零。如果在超导环中感应出电流，电流将永久循环，几乎没有衰减，也不会有加热现象。如果将超导体置于磁场环境中，超导感应电流的存在会自动在超导体内形成一个“金钟罩”和“铁布衬衫”等屏蔽磁场，有效地抵消外部磁场，使超导体内磁场为零。这是超导体的另一个特征——完全抗磁性。

超导磁悬浮

超导体对外部磁场的“抵抗力”会产生作用力。同时，磁场对超导体也有反作用力，超导体离磁铁越近，作用力就越大。因此，反磁力和重力之间的平衡可以通过将超导体放置在磁场上方合适的高度来实现，从而将超导体悬浮在空气中——这就是超导磁悬浮的原理。尽管悬浮在生活中很常见，但完全抗磁性的超导磁悬浮无疑是最强的悬浮力之一。一个方形超导板甚至可以让重量级相扑选手悬浮起来。

超导磁悬浮滑板

超导材料具有如此奇特的物理特性，它们是稀有的吗？事实上，超导材料在生活中无处不在，因为元素周期表中的大多数元素金属元素都是超导体，如铝、钙、锡、铅等。，有些非金属材料是高压下的超导体，如硅、硫、磷等。然而，它们的超导性质很少用于生活。关键问题是要实现超导，温度必须降低到超导临界温度以下。不幸的是，金属和合金超导体的临界温度低得可怜。