當(dāng)我們看到一種金屬的時(shí)候，大家都知道它是金屬，因?yàn)榻饘儆幸恍┎黄匠５男再|(zhì)。當(dāng)金屬表面光滑時(shí)，它們反射光的效率很高，因此它們具有一種“金屬光澤”；但非金屬卻沒(méi)有很高的反射能力，因而具有一種“無(wú)光澤的顏色”。金屬容易變形，能夠制成金屬板和拉成金屬線；而非金屬在受到打擊時(shí)會(huì)被打碎，破裂或成為粉末。金屬易于導(dǎo)熱和導(dǎo)電，非金屬卻不能。

　　為什么有這樣的差別？

　　在多大數(shù)普通化合物中，例如在我們周圍，看得見的海洋里和土壤里的那些化合物分子是由原子所構(gòu)成的，這些原子由于共同享有電子而緊密地保持在一起。這里的每一電子都緊緊地被束縛在某一個(gè)原子或另一個(gè)原子上。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，物質(zhì)就表現(xiàn)出非金屬性質(zhì)。

　　根據(jù)這種準(zhǔn)則，氫是一種非金屬。普通的氫分子是由兩個(gè)氫原子構(gòu)成的。每個(gè)氫原子只有一個(gè)電子，構(gòu)成一個(gè)分子的兩個(gè)氫原子平均共享那兩個(gè)電子。沒(méi)有剩下的電子。

　　當(dāng)一些電子不是牢固地受到束縛時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況呢？例如，我們看一看元素鉀吧。每個(gè)鉀原子都有１９個(gè)電子，它們排列在４個(gè)殼層中，只有最外面殼層中的電子可供共享。在鉀原子的情況下，這就意味著它僅僅有一個(gè)電子可以為相鄰原子所共享。再則，這個(gè)最外面的電子被控制得特別松，因?yàn)樵谒臀闹行脑雍酥g有另一些電子殼層，這些中間殼層把最外面的電子同中心引力隔開了。

　　在固體鉀中，原子緊密地結(jié)合在一起，就象我們有時(shí)在水果店里看到的蘋果堆成角錐形那樣。每個(gè)鉀原子有８?jìng)€(gè)相鄰原子。由于最外面的電子被控制得很松，而且許多相鄰原子又如此靠近，因而任何一個(gè)最外面的電子都易于從一個(gè)相鄰原子滑到另一個(gè)相鄰原子。

　　可是，正是這些松而活動(dòng)的電子，使得鉀原子有可能這樣緊密地結(jié)合在一起；使鉀有可能易于導(dǎo)熱和導(dǎo)電；也就使鉀有可能變形。總之，這些松而活動(dòng)的電子使鉀（和其他元素以及含有這些元素的混合物）具有金屬性。

　　現(xiàn)在記住，氫像鉀一樣，僅僅有一個(gè)電子可以為相鄰原子所共享。然而，還有一個(gè)不同之處。在氫的一個(gè)（僅僅是一個(gè)）電子和中心原子核之間沒(méi)有起隔離作用的電子。因此，這個(gè)電子被控制得太緊了一些，以致不能進(jìn)行足夠的運(yùn)動(dòng)來(lái)把氫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲蛘咂仁箽湓泳o密地結(jié)合在一起。

　　但是，如果氫獲得了外力，那會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？如果氫不是由于本身電子的情況而是外界的壓力迫使它們緊密地結(jié)合在一起，那又會(huì)怎么樣呢？假定有足夠的壓力把氫原子非常緊密地?cái)D在一起，以致各個(gè)原子都被８?jìng)€(gè)、１０個(gè)甚至１２個(gè)近鄰原子所包圍。于是，每個(gè)氫原子的單個(gè)電子，不管原子核有異常強(qiáng)的吸引力，就可能開始從一個(gè)相鄰原子滑到另一個(gè)相鄰原子。這樣你就會(huì)得到“金屬氫”。

　　為了迫使氫這樣緊密地結(jié)合在一起，氫原子必須處在一種近于純粹的狀態(tài)中（其他種原子的存在會(huì)產(chǎn)生干擾），并且不是在太高的溫度下（高溫會(huì)使它擴(kuò)張）。氫原子還必須處在巨大的壓力下。在太陽(yáng)系中最接近于滿足這些條件的地方是在木星的中心，因此有些人認(rèn)為，木星的內(nèi)部也許是由金屬氫所構(gòu)成的。

　　用途

　　1936年美國(guó)科學(xué)家維那對(duì)氫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚膲毫ψ髁耸状斡?jì)算，提出了氫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚呐R界壓力是在100萬(wàn)到1000萬(wàn)大氣壓的范圍以內(nèi)。目前在世界各國(guó)正通過(guò)多種途徑來(lái)產(chǎn)生超高壓制取金屬氫。比較成熟的有兩種方法，一種叫動(dòng)態(tài)壓縮法，即是從強(qiáng)磁場(chǎng)中采用快速?zèng)_擊壓縮，獲取高壓來(lái)制取金屬氫。另一種叫靜態(tài)壓縮法，即采用1000t重以上的壓力機(jī)或用將近10層樓高的水壓機(jī)來(lái)產(chǎn)生100～200萬(wàn)大氣壓的高壓，壓縮液氫來(lái)制造金屬氫。

　　為什么人們?nèi)绱速M(fèi)盡心血地來(lái)研制金屬氫呢？這是因?yàn)橐坏┙饘贇鋯?wèn)世，就如同當(dāng)年蒸汽機(jī)的誕生一樣，將會(huì)引起整個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域一場(chǎng)劃時(shí)代的革命。

　　金屬氫是一種亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，可以用它來(lái)做成約束等離子體的“磁籠”，把熾熱的電離氣體“盛裝”起來(lái)，這樣，受控核聚變反應(yīng)使原子核能轉(zhuǎn)變成了電能，而這種電能將是廉價(jià)的又是干凈的，在地球上就會(huì)方便地建造起一座座“模仿太陽(yáng)的工廠”，人類將最終解決能源問(wèn)題。

　　金屬氫又是一種室溫超導(dǎo)體，它將甩掉背在超導(dǎo)技術(shù)“身上”的低溫“包袱”。超導(dǎo)材料是沒(méi)有電阻的優(yōu)良導(dǎo)體，但現(xiàn)在已研制成功的超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度多在零下250℃左右，這樣的低溫工作條件，嚴(yán)重地限制了超導(dǎo)體的應(yīng)用。金屬氫是理想的室溫超導(dǎo)體，因此，可以大顯身手。

　　用金屬氫輸電，可以取消大型的變電站而輸電效率在99％以上，可使全世界的發(fā)電量增加四分之一以上。如果用金屬氫制造發(fā)電機(jī)，其重量不到普通發(fā)電機(jī)重量的10％，而輸出功率可以提高幾十倍乃至上百倍。

　　金屬氫還具有重大的軍用價(jià)值?，F(xiàn)在的火箭是用液氫作燃料，因此必須把火箭做成一個(gè)很大的熱水瓶似的容器，以便確保低溫。如果使用了金屬氫，火箭就可以制造得靈巧，小型。金屬氫應(yīng)用于航空技術(shù)，就可以極大地增大時(shí)速，甚至可以超過(guò)音速許多倍。由于相同質(zhì)量的金屬氫的體積只是液態(tài)氫的1/7，因此，由它組成的燃料電池，可以較容易地應(yīng)用于汽車，那時(shí)，城市就不再像現(xiàn)在這樣喧嘩、污染而變得十分清潔、安靜。

　　金屬氫內(nèi)儲(chǔ)藏著巨大的能量，比普通TNT炸藥大30─40倍。因此，金屬氫聚變時(shí)釋放的能量要比鈾核裂變大好多倍。伴隨著金屬氫的誕生必將會(huì)產(chǎn)生比氫彈威力大好多倍的新式武器。

　　從20世紀(jì)40年代開始，中、朝等國(guó)就投入了大量的人力、物力研制金屬氫。目前，世界上的高壓實(shí)驗(yàn)室已達(dá)100多個(gè)。我國(guó)已研制成功了能產(chǎn)生100萬(wàn)大氣壓的壓力機(jī)。我國(guó)研制成功了“分離球體式多級(jí)多活塞組合裝置”能產(chǎn)生200萬(wàn)個(gè)大氣壓。近年來(lái)，中國(guó)等幾個(gè)國(guó)家宣布已在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研制成功了金屬氫，這是人類向金屬氫邁出了可喜的一步。而要使金屬氫大規(guī)模投入工業(yè)生產(chǎn)，還有相當(dāng)大的困難。但它已有力地推動(dòng)和促進(jìn)了超高壓技術(shù)、超低溫技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、空間技術(shù)、激光、原子能等20多門科學(xué)技術(shù)向著新的深度發(fā)展。可以預(yù)言，大規(guī)模制造金屬氫的時(shí)代已為期不遠(yuǎn)了。

　　發(fā)現(xiàn)史

　　早在1935年，英國(guó)物理學(xué)家就預(yù)言，在一定的高壓下，任何絕緣體都能變成導(dǎo)電的金屬，只是，不同的材料轉(zhuǎn)變成導(dǎo)電金屬所需的壓力不同而已，有的材料，如磷，已能獲得導(dǎo)電體，但穩(wěn)定的金屬氫樣品始終沒(méi)有得到。在蘇聯(lián)、日本、美國(guó)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，只在上百萬(wàn)大氣壓的超高壓下得到了金屬氫，不過(guò)，一旦恢復(fù)常壓，氫又回復(fù)到初始狀態(tài)。判斷得到了金屬氫，依據(jù)是當(dāng)處于高壓下時(shí)，它的電阻從108歐姆變?yōu)?02歐姆（蘇聯(lián)人的數(shù)據(jù)），或從1.26×1012歐姆降到102歐姆（日本人的數(shù)據(jù)）。

　　從理論上來(lái)看，在超高壓下得到金屬氫是確實(shí)可能的。不過(guò)，要得到金屬氫樣品，還有待科學(xué)家們進(jìn)一步研究。 盡管目前還末把金屬氫拿到手，但理論工作者推斷，金屬氫是一種高溫超導(dǎo)體，是高密度、高儲(chǔ)能材料。

　　已掌握的超導(dǎo)材料大多需在液氦（－269℃)冷卻下使用，這使超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展受到限制。金屬氫的超導(dǎo)臨界溫度(即體現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)主最高溫度)是-223－-73℃，能夠在液氮（－196℃)溫度下使用這將大大推動(dòng)超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。

　　由于金屬氫是高密度材料，用它作燃料，火箭的體積和重量都會(huì)大大減小，航天事業(yè)將因此而產(chǎn)生巨大的飛躍。

　　和化學(xué)家不同，天文學(xué)家將氫和氦以外的一切元素統(tǒng)稱為金屬。在高溫和高壓條件下，氣態(tài)的氫也可以成為電導(dǎo)體的金屬氫。以木星為例：最外層是1000公里厚的氣態(tài)分子氫，再往下是24000公里厚的液態(tài)分子氫，再往下是45000公里厚的液態(tài)金屬氫。