超導的時代，時代的超導丨展卷

在一個接一個的“小時代”裡，超導研究蓬勃發展，特别是中國科學家取得了令世人矚目的成就。要跟上時代的浪潮，了解超導的相關知識，回溯“小時代”裡的曆史源流，讀一本圖文并茂、叙事輕松的科普書适逢其時——《超導“小時代”：超導的前世、今生和未來》。如果你是吃瓜群衆，可以讀到科學八卦；如果你是專業學者，可以品鑒科學前沿；各有收獲，找到“小時代”裡的大舞台。

撰文丨姬揚

超導就是超導電性，指的是一些材料在低溫下表現出來非常特殊的性質：它們傳輸電流的時候沒有任何阻力，既不會發熱，也就不會浪費能量。超導現象發現于一百多年前，包含了豐富的實體内容，具有廣泛的應用場景，吸引了許多科學家和工程師的關注。近年來，許多有關的應用逐漸進入公衆的視野，越來越多的人開始關心超導。

《超導小時代》是一本關于超導的科普書，作者是中國科學院實體研究所的羅會仟老師。正如副标題《超導的前世、今生和未來》所示，本書全面地介紹了超導的曆史和現狀，并對未來做了一些展望。

我跟會仟是老朋友了，因為我們既是搞實體研究的大同行，也是對科普感興趣并做了些相關工作的愛好者。這幾天，我把這本書又讀了一遍，有了更多的收獲。《超導小時代》是一本剛剛出版的新書，為什麼要說“又讀了一遍”呢？因為我五六年前就在《實體》雜志上、在他的部落格裡讀過這裡的大部分内容。那時候，他差不多每個月都會寫一篇關于超導的科普文章，以通俗易懂的方式介紹超導的基本知識、發展曆程和前沿進展。當時他應該就有将來彙集出版的計劃，現在這本書的内容基本上依照當初文章的排序，并且保持了以前的特色（比如說，全書一個公式也沒有，很有科普書籍的樣子，但是又有很多參考文獻，這是科學論文的範兒），增加了一些内容（具體增加了哪些，我也沒有考證，但可以肯定的是，圖檔增加了很多，好些還是重新繪制的）。

羅會仟老師是研究超導實體的專家，從事相關領域的學習和工作差不多有二十年了。從《作者自序》裡，可以了解到他和超導的關系經曆了三個階段，為超導着迷（大學）、與超導結緣（讀研）、和超導相戀（工作），他也幸運地趕上了鐵基超導的研究熱潮，十幾年來發表了上百篇高水準的研究論文。他對超導的感情很深，《後記》裡說這本書的構思開始于2009年，動筆于2015年，用了三年時間完成初稿，又用了三年才修改完畢，以書的形式和大家見面。

以前的中學實體對超導的介紹是一帶而過，隻提到它沒有電阻，但是要在很低的溫度下工作；現在的中學實體會提及一些應用，科普文章裡會講到超導得過好幾次諾貝爾獎，但是講得都很零散。本書的第一章“啟蒙時代”從遠古的神話講到科學的萌芽，從中國和古希臘對電和磁的最早觀察，講到現代西方科學發現電和磁的奧秘，可以讓你大緻了解與超導有關的科學曆史（超導的“前生”）。第二章“金石時代”介紹了低溫技術的發展、超導現象的發現和超導理論的建立；從昂尼斯把氦氣液化并發現汞的超導電性，講到超導體的完全抗磁性和宏觀量子幹涉效應；從幾個成功的唯像理論講到諸多失敗的理論嘗試（參與者不乏愛因斯坦、玻爾、海森堡和費曼這樣的大科學家），最後迎來了巴丁、庫珀和施隸弗的成功理論（BCS超導微觀理論）。這兩章的内容寫得都很通俗易懂，感興趣的中學生也可以了解。但有些細節即使我也是第一次知道，比如說，愛因斯坦、埃倫弗斯特、朗之萬和外斯等著名實體學家和昂尼斯的交往很是密切，有一張照片顯示他們一起在昂尼斯的家裡讨論問題，小黑闆上似乎還寫着量子力學的公式。

我比會仟虛長幾歲，也跟超導有些瓜葛。我參加過1987年的全國中學生實體競賽，有一道題現在我還記得：

“近年來，人們制成了高轉變溫度的超導材料，其中一種成分是钇、鋇、（）、（）四種元素，據報導，大陸研制的這類超導材料的零電阻溫度已經達到（）K左右。在這類超導材料出現以前，超導材料的零電阻溫度隻達到（）左右。”

這是我首次聽說高溫超導，中國科學家在超導研究的舞台上引起了世界的關注。這部分内容出現在第四章“黑銅時代”，裡面不僅介紹了柏諾茲和缪勒發現銅氧化物高溫超導材料的曆程（包括艱苦的探索和輕松的獲獎，“成如容易卻艱辛”），還講了競争激烈、燃遍全世界的高溫超導研究熱潮，不僅有許多參與者的情況，還重新繪制了一些當年的資料圖檔，以及趙忠賢老師在美國實體年會上做大會報告後回家騎三輪車拉蜂窩煤的照片。這些内容，以及第三章“青木時代”裡介紹的各種奇形怪狀的超導材料和千奇百怪的實體性質，我多少都知道一些，因為我碰巧在科大實體系低溫實體專業學習過一年。我覺得，任何感興趣的大學生，都可以了解這兩章的大部分内容（即使中學生也可以了解許多），但是其中也有很多我初次了解的内容（還有一些我現在也不大看得懂的部分）。

我自己不研究超導，但是2008年鐵基超導研究的熱潮，當時我就感受到了。我的一些同僚和朋友從事相關方面的研究，我也在會議上聽到過許多故事。當然，羅會仟老師有親身經曆，他在第五章“白鐵時代”講的要全面得多，從中可以看到很多新知識，看到大陸許多科學家做出的貢獻。自然我們也會問，大陸的超導研究力量這麼強，但為什麼最早發現鐵基超導的是日大學學家細野秀雄呢？另外，我要警告讀者，這一章有些過于前沿，一些圖檔似乎取自學術文章（也許是綜述性的學術文章），當你遇到看不懂的部分，可以考慮像我那樣直接跳過去算了。

從1911年昂尼斯發現超導現象開始，超導研究已經有100多年了，諾貝爾實體學獎都頒發過5次了，但是超導研究依然長盛不衰，室溫超導的夢想仍然沒有實作。最後一章“雲夢時代”介紹了目前研究的最新進展，包括“壓力對超導的調控”（2020年在學術期刊Nature上發表的一篇文章聲稱，在高壓條件下實作了15攝氏度的超導電性），超導的研究仍然大有可為！

上面隻是一些浮光掠影的介紹，這本書裡還有很多有趣的内容。比如說，有趣的示範（磁懸浮的青蛙，“飛毯”上的老鼠）；紮實的應用（醫院裡的核磁共振，無損耗輸電的高溫超導線纜）；先進的理念（超導量子計算，超導太赫茲系統）；更多的理論（這個我就不介紹了），甚至還有很多宣稱實作了室溫超導電性的烏龍事件（這個很多也很有趣，我就不劇透了）。

總之，《超導小時代》是一本很有趣關于超導的科普書，任何關心超導的人，都可以看一看。無論中學生還是大學生，無論是專業人士還是普通讀者，都可以有所收獲，而且每個人的收獲可能各不相同。即使你是打算從事超導研究工作的研究所學生，也可以從中獲益，也許收獲還更大呢——因為這裡的一些内容簡直就是來自科學前沿的現場報導！

特 别 提 示

1. 進入『返樸』微信公衆号底部菜單“精品專欄“，可查閱不同主題系列科普文章。

2. 『返樸』提供按月檢索文章功能。關注公衆号，回複四位數組成的年份+月份，如“1903”，可擷取2019年3月的文章索引，以此類推。

版權說明：歡迎個人轉發，任何形式的媒體或機構未經授權，不得轉載和摘編。轉載授權請在「返樸」微信公衆号内聯系背景。