超導的時代，時代的超導丨展卷_風聞

在一個接一個的“小時代”裏，超導研究蓬勃發展，特別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，瞭解超導的相關知識，回溯“小時代”裏的歷史源流，讀一本圖文並茂、敍事輕鬆的科普書適逢其時——《超導“小時代”：超導的前世、今生和未來》。如果你是吃瓜羣眾，可以讀到科學八卦；如果你是專業學者，可以品鑑科學前沿；各有收穫，找到“小時代”裏的大舞台。

撰文丨姬揚

超導就是超導電性，指的是一些材料在低温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。超導現象發現於一百多年前，包含了豐富的物理內容，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眾的視野，越來越多的人開始關心超導。

《超導小時代》是一本關於超導的科普書，作者是中國科學院物理研究所的羅會仟老師。正如副標題《超導的前世、今生和未來》所示，本書全面地介紹了超導的歷史和現狀，並對未來做了一些展望。

我跟會仟是老朋友了，因為我們既是搞物理研究的大同行，也是對科普感興趣並做了些相關工作的愛好者。這幾天，我把這本書又讀了一遍，有了更多的收穫。《超導小時代》是一本剛剛出版的新書，為什麼要説“又讀了一遍”呢？因為我五六年前就在《物理》雜誌上、在他的博客裏讀過這裏的大部分內容。那時候，他差不多每個月都會寫一篇關於超導的科普文章，以通俗易懂的方式介紹超導的基本知識、發展歷程和前沿進展。當時他應該就有將來彙集出版的計劃，現在這本書的內容基本上依照當初文章的排序，並且保持了以前的特色（比如説，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），增加了一些內容（具體增加了哪些，我也沒有考證，但可以肯定的是，圖片增加了很多，好些還是重新繪製的）。

羅會仟老師是研究超導物理的專家，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》裏，可以瞭解到他和超導的關係經歷了三個階段，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平的研究論文。他對超導的感情很深，《後記》裏説這本書的構思開始於2009年，動筆於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。

以前的中學物理對超導的介紹是一帶而過，只提到它沒有電阻，但是要在很低的温度下工作；現在的中學物理會提及一些應用，科普文章裏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“啓蒙時代”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，可以讓你大致瞭解與超導有關的科學歷史（超導的“前生”）。第二章“金石時代”介紹了低温技術的發展、超導現象的發現和超導理論的建立；從昂尼斯把氦氣液化並發現汞的超導電性，講到超導體的完全抗磁性和宏觀量子干涉效應；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）。這兩章的內容寫得都很通俗易懂，感興趣的中學生也可以理解。但有些細節即使我也是第一次知道，比如説，愛因斯坦、埃倫弗斯特、朗之萬和外斯等著名物理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裏討論問題，小黑板上似乎還寫着量子力學的公式。

我比會仟虛長几歲，也跟超導有些瓜葛。我參加過1987年的全國中學生物理競賽，有一道題現在我還記得：

“近年來，人們製成了高轉變温度的超導材料，其中一種成分是釔、鋇、（）、（）四種元素，據報導，我國研製的這類超導材料的零電阻温度已經達到（）K左右。在這類超導材料出現以前，超導材料的零電阻温度只達到（）左右。”

這是我首次聽説高温超導，中國科學家在超導研究的舞台上引起了世界的關注。這部分內容出現在第四章“黑銅時代”，裏面不僅介紹了柏諾茲和繆勒發現銅氧化物高温超導材料的歷程（包括艱苦的探索和輕鬆的獲獎，“成如容易卻艱辛”），還講了競爭激烈、燃遍全世界的高温超導研究熱潮，不僅有許多參與者的情況，還重新繪製了一些當年的數據圖片，以及趙忠賢老師在美國物理年會上做大會報告後回家騎三輪車拉蜂窩煤的照片。這些內容，以及第三章“青木時代”裏介紹的各種奇形怪狀的超導材料和千奇百怪的物理性質，我多少都知道一些，因為我碰巧在科大物理系低温物理專業學習過一年。我覺得，任何感興趣的大學生，都可以理解這兩章的大部分內容（即使中學生也可以理解許多），但是其中也有很多我初次瞭解的內容（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。我的一些同事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歷，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，看到我國許多科學家做出的貢獻。自然我們也會問，我國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本科學家細野秀雄呢？另外，我要警告讀者，這一章有些過於前沿，一些圖片似乎取自學術文章（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，諾貝爾物理學獎都頒發過5次了，但是超導研究依然長盛不衰，室温超導的夢想仍然沒有實現。最後一章“雲夢時代”介紹了當前研究的最新進展，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，在高壓條件下實現了15攝氏度的超導電性），超導的研究仍然大有可為！

上面只是一些浮光掠影的介紹，這本書裏還有很多有趣的內容。比如説，有趣的演示（磁懸浮的青蛙，“飛毯”上的老鼠）；紮實的應用（醫院裏的核磁共振，無損耗輸電的高温超導線纜）；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現了室温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》是一本很有趣關於超導的科普書，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，都可以有所收穫，而且每個人的收穫可能各不相同。即使你是打算從事超導研究工作的研究生，也可以從中獲益，也許收穫還更大呢——因為這裏的一些內容簡直就是來自科學前沿的現場報導！

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