我們都知道，金屬是一種能夠導電的物質。但是，你可能不知道的是，有一些金屬的導電性非常奇怪，它們不遵循我們熟悉的電學規律。這些金屬被稱為奇異金屬，它們是高溫超導體的前驅態。

什么是奇異金屬

讓我們先來看看普通的金屬，比如銅。如果你把一塊銅加熱，它的電阻會隨著溫度的升高而增大。這是因為銅中的自由電子在運動時會與晶格中的原子發生碰撞，從而損失能量和動量。這種碰撞會阻礙電流的流動，使得銅表現出電阻。

我們可以用一個公式來描述這種現象：R=R0 aT2，其中R是電阻，R0是零度時的電阻，a是一個常數，T是溫度。這個公式告訴我們，銅的電阻與溫度的平方成正比。

但是，如果你在銅中加入一些氧、鑭和鋇等元素，你就會得到一種叫做銅氧化物的物質。這種物質在非常低的溫度下表現出超導性，也就是說它沒有任何電阻。但是，當你把它加熱到一定程度時，它就會變成一種奇異金屬，它的電阻不再與溫度的平方成正比，而是與溫度成正比：R=R0 bT。這意味著奇異金屬在較低溫度下比普通金屬有更大的電阻。

除了電阻之外，奇異金屬還有其他一些異常的性質，比如它們吸收熱量和傳輸交變電流的能力。但是，電阻變化是最引人注目的特征。

奇異金屬為什么奇異

自從1986年發現了奇異金屬以來，科學家們就一直在努力尋找它們背后的原理。現在，理論家們也提出了一個解釋，說明了奇異金屬中線性電阻趨勢的來源。

要理解奇異金屬為什么比普通金屬更難導電，我們必須關注它們的電子。為了使材料在較低溫度下有更大的電阻，我們可以想象，電子必須運動得更慢。但是，為什么呢？

一個可能的原因是電子之間的碰撞增加了，這在理論上應該減慢電子的平均速度，從而增加電阻。但是，研究人員發現，僅僅增加碰撞并不能改變電阻，因為電子的總動量（所謂質心動量）保持不變。一些電子減速了，而另一些電子加速了，所以只是增加碰撞是不夠的。

另一個可能的原因是材料中的勢能分布不均勻。研究人員表明，穿越這種“崎嶇地形”會改變電子的質心動量，無論它們是否發生碰撞。這就像你在一輛汽車里穿越一片多坑多洼的路面，你的速度會受到影響。

那么，為什么奇異金屬中會有這種不均勻的勢能分布呢？研究人員認為，這與奇異金屬的兩個特征有關。第一個特征是它們的電子可以相互量子糾纏，這意味著它們的命運相互綁定，即使它們相隔很遠也保持糾纏。第二個特征是奇異金屬中原子的排列是無序的。

量子糾纏和無序共同導致了奇異金屬中電子運動的復雜性。研究人員建立了一個理論模型，描述了這種復雜性如何影響電阻。他們發現，在奇異金屬中，電子之間的碰撞是非均勻的，也就是說，一些碰撞會改變質心動量，而另一些則不會。這種碰撞行為產生了與溫度成正比的電阻。