新的电磁革命正在路上

电磁技术在经历了一个多世纪的发展之后，现在正处于新的电磁革命前夜。

无线充电的生活

如今，我们的手机已能进行无线充电。但科学家并不满足于此，他们不仅想要手机真正地达到无线充电，也就是在我们进入家门的那一刻起，手机就能开始充电，而不需要我们把它放充电底座上；他们还想要汽车也能无线充电，而且还要让汽车能边开边充。这并非异想天开，而是真能实现。

我们先来看看无线充电背后的科学原理。事实上，无线生电早在1910年就已经实现，只是当时没有高效的电池以及其他原因，在100年后它才发展成无线充电。无线充电的实现，利用的是法拉第电磁感应定律。这个定律表明，当一个导电导体的磁场发生改变时，与这个导体相近的另一个导体会被引导出电流。就拿我们现在的无线充电手机来说，充电底座会不断产生变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律，贴在底座上的手机里的电源会被引导出电流，从而进行充电。

只是，我们目前的手机为什么要紧贴充电底座才能充电？那是因为由电流产生的磁场强度会随距离的增加而急剧衰减。离充电底座越远的地方，磁场强度越小，由它所引出的电流也就越小，而且能量损失也会越多。这也是为什么无线充电汽车难以出现的原因。

但是美国麻省理工学院的科学家发现，如果发射器的磁场频率和接收器的接受频率相同，那么能量的损失会最小化。他们利用这一方法，成功地给离充电底座半米远的电视供电。根据同样的原理，科学家终于能实现电动汽车的无线充电了。他们在德国柏林的某一停车场进行了实验，成功地利用无线充电技术给电动汽车充了电，充电效率为90%，与有线充电的95%只相差5%。另外，科学家已经在以色列完成了电动汽车的行进充电实验——电动汽车可以通过埋在马路下的电磁圈进行充电。他们计划于2023年在挪威的奥斯陆地区进行试点，那里的出租车到时会安装无线电源，然后可以通过马路里面的电磁圈为自己充电。

更清晰的fMRI

fMRI是一种脑成像仪，它能通过检测大脑活动时的大脑血流变化来记录大脑的活动。我们动脑时，某些大脑区域就会变得活跃，这也意味着这部分区域需要更多的能量。但是由于大脑并不储存葡萄糖（葡萄糖负责提供能量），所以，大脑活跃的区域需要更多的血液流入以获得更多的葡萄糖。在葡萄糖分解的过程中，脱氧血红蛋白会减少。此时，大脑这部分区域的磁场就会发生变化，然后被fMRI里的静磁场所探测到。

不过如今的fMRI的分辨率还不够高，它最小只能分辨1毫米的细节，而科学家对分辨率有更高的要求。但是，由于fMRI的分辨率跟它里面的静磁场强度密切相关，静磁场强度越大，分辨率也就越大；而静磁场的强度又跟fMRI里面产生静磁场部件的电流强度呈正相关，电流强度越大，静磁场的强度越大；而传统部件却总是带有电阻，所以，科学家迟迟制造不出更高分辨率的fMRI，直到他们看到了超导体。

什么是超导体？一般来说，我们日常生活中所有导体，多多少少带有电阻。有那么一些导体，当它所处的环境温度下降到一定的程度时（有些是-196℃，有些是-269℃以及其他低温），它的电阻就会变成0，此时它就变成了超导体。超导体里的电子会毫无阻碍地流动，由这些电子所产生的磁场也是最大的。只是，超导体的形成条件非常苛刻，目前只用于极少数领域，例如超级计算机和实验室。在日常领域当中，似乎只有fMRI能搭配使用超导体了。

fMRI的内部环境温度可以通过液氦或其他手段降低，其中超导体可以为fMRI产生更强大的静磁场，从而提高fMRI的分辨率。科学家已经成功利用液氮和陶瓷材料制作出了超导体fMRI，这种超导体fMRI更便宜。现在科学家正在对它进行测试，并估计它可以分辨0.2毫米的细节。

无损耗电网

鉴于超导体的无电阻特性，科学家做梦都想找到，或是制作能在常温下使用的超导体，这样我们就能拥有一个无损耗的电网了。在进行一段时间的寻找和研究之后，科学家已经发现了一些能在较高温度下使用的超导体。

2015年，科学家发现了硫化氢能在-70℃变成超导体。2019年，科学家发现氢化镧能在-23℃的温度下变成超导体（这是已知使用温度最高的超导体）。不过这些超导体还难以进行推广，因为硫化氢和氢化镧还分别需要在100帕和170帕的高压环境才能实现超导。要知道砖石形成所需压力才只有4.5～6帕。

如今科学家正在尝试制作金属氢。在某种高温和高压条件下，氢气会变成金属氢，它既可以是液态，也可以是固态。金属氢在形成之后，即使它的环境条件恢复到了常温和常压，也不会变回气态氢。科学家们利用现有理论进行推测，金属氢具有超导性，它能在常压下的17℃使用，这个温度远高于现有已知超导材料的使用温度。

科学家已经在木星和土星上观察到了金属氢存在的迹象，现在，他们正在尝试，看看能不能在地球上制造出金属氢。如果金属氢真的被制造出来，那么别说无损耗电网了，就连我们日常生活所用的电器也可能是无损耗的。