Unobtnium

辭彙來源

潘多拉星球超導體礦山——“哈利路亞山”懸浮在空中。

在《阿凡達》中，地球人為開採“Unobtanium”和納威人大打出手。這是幻想小說里經常出現的一個半開玩笑的詞。它由“難獲得的”（unobtainable）和表示元素的後綴“ium”結合在一起。（類似的辭彙還有電腦遊戲《命令與征服》中的“泰伯利姆”）它被用來指常溫超導體。

根據《潘多拉百科全書》介紹，Unobtanium礦石是一類礦石的總稱，宇宙到處都擁有這種物質。但是Unobtanium的形成條件極為苛刻，少量的Unobtanium貧礦無法支持地球的軍民用途，而潘多拉星球曾在半人馬星系形成的時候經歷了一次可怕的隕石撞擊，隕石撞擊後誘發的爆炸和規模龐大的火山爆發核聚變一樣的溫度和壓力經過複雜的化學反應製造了含量驚人的Unobtanium礦脈，歷經千萬年的地殼運動後，當年的隕石撞擊坑形成了一個巨大的火山口森林，納威人那輝煌的家園樹就生長在撞擊坑的中央那富含水分和礦石的一個火山口裡。（越看越像魔獸世界中的生命之樹諾達希爾，不過生命之樹是被阿克蒙德炸毀的，家園樹是被飛彈乾倒的。）
在《阿凡達》中，RDA駐“地獄之門”的總監帕克把一塊Unobtanium礦石放在一塊永磁體的上方，它就懸浮在空中，這就是影片中地球殖民地的原料產地最大動力——常溫超導體礦石及磁浮現象。

超導體的磁懸浮現象

現實實驗室中的超導懸浮現象

關於超導體的磁懸浮現象，還要從1911年說起。這一年荷蘭萊頓大學科學家卡末林·昂內斯用液氦冷卻汞，當溫度下降到4．2K（開爾文，溫度單位，起點是絕對零度，汞的超導體溫度為-268.98℃，）時，水銀的電阻完全消失，這時它就是一種“超導體”。後來他又發現許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由於它的特殊導電性能，昂內斯稱之為超導態，並以這一發現獲得了1913年諾貝爾獎。
這一發現引起了世界範圍內的震動。在他之後，人們開始把處於超導狀態的導體稱之為“超導體”。超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻，電流流經超導體時就不發生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，根據電磁物理效應，從而產生超強磁場。
1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德發現，當金屬處在超導狀態時，這一超導體內的磁感應強度為零，卻把原來存在於體內的磁場排擠出去。利用超導材料的抗磁性，將超導材料放在一塊永久磁體的上方，磁體和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方，這種效應就叫“邁斯納效應”。
為了使超導材料有實用性，人們開始了探索高溫超導的歷程，從1911年至1986年，超導溫度由水銀的4.2K提高到23.22K。1986年1月發現鋇鑭銅氧化物超導溫度是30K，12月30日，又將這一紀錄刷新為40.2K，1987年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日發現了98K超導體，2009年10月10日，突破254K。高溫超導體取得了巨大突破，使超導技術走向大規模套用。

套用前景

萊茵河畔實驗中的transrapid超導磁懸浮列車。磁懸浮列車分為超導和常導兩種。中國上海選用的是比較落後的常導型號。目前超導列車只有日本和德國在進行實驗，日本已經開始進行小部分載人運營。兩國預計到2050年將此類列車大規模投入運營。作為科學基礎底蘊濃厚的一流大導演，卡梅隆正是運用這一背景，將RDA公司的崛起定於2062年。

超導材料和超導技術有著廣闊的套用前景。超導現象中的“邁斯納效應”使人們可以用此原理製造超導列車和超導船，由於這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性，並有效減少機械磨損。利用超導懸浮可製造無磨損軸承，將軸承轉速提高到每分鐘10萬轉以上。超導列車已於70年代成功地進行了載人可行性試驗，1987年開始，日本國開始試運行，但經常出現失效現象，出現這種現象可能是由於高速行駛產生的顛簸造成的。（與上海磁懸浮列車原理相似，但又有區別。在《潘多拉百科全書》中，Unobtanium礦石是RDA公司開發“捷運”全球運輸系統必不可少的原料。）超導船已於1992年1月27日下水試航，目前尚未進入實用化階段。利用超導材料製造交通工具在技術上還存在一定的障礙，但它勢必會引發交通工具革命的一次浪潮。
與超導體半生髮展的還有超流體現象。即當液氦（指4He）的溫度降到2.17K時，液氦從原來的正常流體突然轉變為具有一系列極不尋常的性質的“超流體”，這就是超流現象(Superfluidity)。
氦是目前人們知道的即使在絕對零度，壓力不夠也不能被凍結成固體的惟一天然物質，有這一性質的另一物質是經人工極化的氫氣。在極低溫度下，液態氦的粘性會消失，它在任何東西上流動都沒有阻力，甚至可以垂直的爬上容器的壁，其傳熱係數比銅還好。科學家把這種沒有阻力的流動叫作超流。超流現象早就被發現了，但直到20世紀70年代，英國科學家安東尼·萊格特才發現，氦的同位素氦3的原子對與超導體中金屬的電子對結構相似。他的理論才從根本上解釋了氦原子是如何互動的和如何進入超流這種有序狀態的。
萊格特直到20世紀70年代末才觀測到氦3的超流體現象是因為使氦3出現超流體現象的溫度只有氦4的千分之一。愛因斯坦預言，原子氣體冷卻到非常低的溫度，所有原子會以最低能態凝聚，物質的這一狀態就被稱為玻色－愛因斯坦凝聚。玻-愛凝聚態物質就是超導體和超流體，它實際是半量子態，在半量子態下，費米子象玻色子一樣可以在狹小空間內大量凝聚。外地核就是玻愛凝聚態的超流體物質，內地核則由中微子構成，都是高密度、大質量形態。
超流體是超低溫下具有奇特性質的理想流體，即流體內部完全沒有粘滯。超流體原理的套用尚在研究之中。不過，這一領域已經曙光初現。2002年，德國科學家實現銣原子氣體超流體態與絕緣態可逆轉換。世界科技界認為該成果將在量子計算機研究方面帶來重大突破。這一成果被中國兩院院士評為2002年世界十大科技進展之一。

影片中的“創業之星”母艦，長達160公里。根據《潘多拉百科全書》動力為“超流體核動力”與反物質推進，速度為光速的70%（沒有達到光速，所以無法進行蟲洞翹曲飛行，飛到潘多拉需要5年多）。

氦3最吸引人類的就是它作為能源材料的優秀“潛質”。氘和氦3可以進行核聚變，這種聚變不產生中子，所以放射性小，而且反應過程易於控制，可算是既無污染又安全。氦3不僅可用於地面核電站，而且特別適合作為火箭和飛船的燃料，用於宇宙航行。從月球土壤中每提取一噸氦3，可得到6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。
據專家計算，如果採用氦3核聚變發電，美國年發電總量僅需消耗25噸氦3；中國1992年的年發電總量只需8噸氦3，全世界一年有100噸氦3用於發電就夠了。以目前全球電價和空間運輸成本算，1噸氦3的價值約40億美元，而且隨著空間技術發展，空間運輸成本肯定將大大下降。最近法國科學家宣布，2030年，利用氦3進行核聚變發電將實現商業化。據估算，如果月球上有500萬噸的氦3儲量，那能夠支持地球萬年以上的的電量！
在《阿凡達》中，Unobtanium礦石可以在室溫下懸浮在磁場上方，現在還沒有發現一種物質能夠做到這一點。“高溫超導體”，也只不過在-195．8℃以上具有超導性質的材料而已，這個溫度對一般人來說仍是難以想像的低，在《阿凡達》裡面，那些懸浮的山就是因為富含Unobtanium而能夠浮在“潘多拉”的磁場中。如果真有像Unobtanium那樣的常溫超導體（電影中稱該礦石每公斤售價2500萬美元，折合今天的美元價格約為2150萬美元。），那確實會讓一些人到潘多拉星球大開殺戒！