空 中 汽 车 ，并不科幻的未来

文／神们自己 图／图虫创意

当你坐公交车上学，马上要迟到了，却被堵在路上；当父亲开车来接你回家过周末，却遇到了交通拥堵的晚高峰；当节日长假期间，全家人兴致勃勃地出游，却被困在车流里动弹不得……你有没有想过让汽车插上翅膀，像飞机那样在空中行进？这并非异想天开，很多科学家和技术人员都在尝试制造空中汽车。让物体悬在空中的方法有很多，运用超导现象的磁悬浮特性就是其中一种。也许随着超导技术的突破，空中汽车将有可能被制造出来。

超导是一种非常神奇的现象，除了电阻为零，它还有完全抗磁性，也就是说，超导体可以在磁场中悬浮，而不依赖任何外部动力。

超导体的磁悬浮与普通的磁悬浮是完全不同的。通常情况下，将两块磁铁的N 极对N 极，如果你稍微向下压一下磁铁，然后松手，磁铁会弹起来；如果你稍微向上拉一点磁铁，然后松手，磁铁会掉下去。两块磁铁始终会保持平衡。但对于超导体，尤其是我要说的第二类超导体来说，情况就完全不同。

举个最简单的例子：在桌上放一块磁铁，然后在磁铁上放一块超导体，这块超导体肯定是悬浮的；如果你把磁铁翻转过来，放到超导体上面，让超导体悬浮在磁场下面，也就是倒挂的状态，普通的磁铁是无法实现的，但如果是超导体的话，它能够倒挂，还能调整位置——你可以将它往上挪、往下挪或者旋转，然后松开手，它就会一动不动地停留在新的位置。

是不是很神奇？

超导体分为第一类超导体和第二类超导体，第二类超导体有一个独特的功能：量子锁定，或称“磁通钉扎”。我觉得“量子锁定”这个名称更为贴切，因为超导实际上是一个量子效应。

完全纯净的超导体具有完全抗磁性，即磁场无法穿越超导体内部，然而这只是理想状态。在通常情况下，超导体中会存在少量杂质，那么少量磁力线就会进入超导体内部。这些能够穿透超导体的磁力线会在杂质所在的位置停留，不能随意移动，这就是所谓的“锁定”现象。

尽管磁力线不是一个可以看见或触摸的实体，但它的工作方式就像真的有一根线或棍子穿过超导体一样。理解了这一点，我们就能理解超导体的奇特悬浮行为，准确地说，那不是悬浮，而是锁定。假设一辆汽车因为插入了一根钢筋而被固定在半空，你觉得汽车会掉下来吗？当然不会，只要这根钢筋足够坚固，足够稳定。同样，如果超导体中间穿过的是一根磁力线，它也不会掉下来。如果地面是一块磁铁，当一根足够稳定的磁力线穿过一辆车并在车的第二类超导体中被锁定，车就不会掉下来。

所以，我们已经解决了一个问题，为什么汽车可以悬在天上不掉下来。当然，你需要有一个磁场，就像开车需要有马路一样。飞行汽车也需要一条“马路”，这条“马路”可能是一个导轨，能够通过线圈产生磁场，或者用天然磁铁铺设，理论上都是可行的。

在这样一条“马路”范围内，汽车会始终保持浮动状态，而且这个浮力非常强。实际上，我们不需要把整辆车都做成超导材料，只需在车底盘上放置一小块超导材料就可以。实验结果表明，一个只有2 毫米厚、直径不到4 厘米的超导小圆盘就能承受1 吨的重量。如果把小圆盘做得更大，比如像餐盘那么大，那么车辆就能够稳定地悬浮空中。当然，为了更加安全，我们可以多放几个超导小圆盘，确保万无一失。

接下来，我们要解决第二个问题：悬在天上的汽车如何移动？目前，实验室已经做到了在一个圆环磁场上放置一个小片超导体，并使其沿着磁场转动。如果一个超导体在垂直方向上被锁定，但在水平方向上没有被锁定，那么你可以推动它在水平方向移动，如果它在水平方向上也被锁定了，那它很快就会停下来。你可以把它想象成一辆悬在天上的汽车，需要施加外力，汽车才会向上或向下移动，否则它就会被锁定在某个高度，只能向前或向后移动。

普通的磁悬浮列车只能实现悬浮，不能实现锁定。由于量子锁定效应的存在，要让超导体偏离轨道相当困难。理论上讲，超导技术下的空中汽车比飞机更安全，因为飞机如果熄火或燃料耗尽肯定会掉下来，但超导汽车不需要动力就可以在空中悬浮，两者的本质不同。你在空中甚至可能感受不到颠簸，因为汽车被磁场锁定了。空中汽车只要进入磁场，就可以通过外力锁定到某个轨道上，接下来它就会在这个轨道上行驶，整个过程完全可以自动化。

超导技术下的空中汽车是一种立体交通。我的车可以从你头顶驶过，也可以从你车底驶过。也就是说，在空中汽车时代，车道是立体三维的。我们现在的车道，例如四车道，那就是四个二维的车道。但在未来，你的头上还有另一维度的车道，你的底下也有另一维度的车道，甚至可以叠加多层，只要磁场强度足够。

超导技术下的空中汽车外观可能完全不像现在的汽车，因为它的内部结构已经完全变了。它可以在磁场范围内自由移动，不需要轮子，不需要油箱，也不需要发动机。它唯一需要抵抗的就是空气阻力，而抵抗空气阻力的最好办法就是设计成潜水艇圆筒状或水滴状。

我要强调一点：这一切都取决于超导的实现，尤其是常温常压超导的实现。在汽车底盘上放置一个第二类超导体并不难，难的是如何让这个超导体在常温常压下始终保持超导状态。如果常温常压下的超导体实际上不可能存在，那么空中飞车也就成了一个永远无法实现的梦。

但我觉得，梦想还是要有的，万一实现了呢？