物理大发现：超导现象的发现

1911 年，从著名的莱顿大学低温实验室里传出了一个惊人的消息：水银在零下269 摄氏度的条件下，它的电阻消失了。

过去，人们从未想到过导体的电阻可以变得一点也没有。电阻可以说是一种同时具有“优”“缺”点的性能。我们知道白炽灯泡能亮是由于灯丝有电阻，电炉能烧饭也得归功于炉丝的电阻。但是，在输电线上，在电动机里，在电子器件中，电阻使电能产生白白的消耗，电阻越大，电的消耗也越大，在这种情况下，我们希望电阻越小越好，最好是没有，如今真的能让电阻消失，这对电气工程来说，真是一个大喜讯。

发现这个现象的是荷兰物理学家卡麦林—翁纳斯。翁纳斯领导的实验室是世界上“最冷的地方”，虽然莱顿城里鲜花常开，但是实验室里制造出来的低温，比南极或北极的最低温度（-88℃）还要低几倍。

低温世界是一个魔术般的世界，把一束鲜花放在液态氮中一浸，拿出来向地上一摔，鲜花就会像玻璃一样破碎；把一只橡皮球放在液态氮里一浸，拿出来以后，能像铃铛一样敲响。水银在低温下冻得比铁还硬，可以用锤子把它钉在墙上；在液氮中冻硬的面包，在漆黑的房间里竟然发出天蓝色的光辉。
翁纳斯简直被这童话般的世界迷住了。他决心获得更低的温度。当时，科学家已经能把除了氦气以外的气体全部都变为液态。利用液态氢，已获得了-253℃的低温。但是，要使氦气变成液态困难还很大。例如在液体氦的温度下，连空气都会变成固体。如果不小心与空气接触，空气便会立刻在液体氦的表面上结成一层坚硬的盖子。但是翁纳斯是一位出色的实验专家，这一点困难是吓不倒他的。

翁纳斯出身在一个书香之家，叔叔伯伯都是知名的学者，父母也是博学之士。翁纳斯从小就表现出对于数学、物理的天分。他不仅喜欢读书，把家中丰富的藏书读个遍，还喜欢动手实验。

翁纳斯有一次做实验时，化学药品引燃了周围的织物，等他发现时，火势已不可控制，火借风势，刹时间半座楼就被烧毁了。他被吓坏了，逃到野外，在灌木丛中躲了一夜。

救过火以后，父母亲才发现翁纳斯丢了。于是又连夜寻找直到次日的凌晨。看到缩成一团的小翁纳斯，又冷又害怕，父亲非常心疼，他一把抱起儿子说，“我的孩子，别害怕，为了研究科学，你就是把自家的房子全拆了，把田地全毁了，我也不会埋怨你的。”父母的教育对翁纳斯产生了极大的影响。
翁纳斯的成就还要感谢两位老师的精心培养。18 岁的翁纳斯进入德国海德堡大学学习，深受著名化学家本生和学者基尔霍夫的器重。在两位导师的指导下，他养成了锲而不舍、精益求精的治学态度，很快就获得博士学位。29 岁就担任莱顿大学物理学主任教授，并着手在该校建立一个低温实验室。

提起科研，提起实验室，在有些人的心目中总是明亮的屋子，轻松的工作，只要按一下电钮就可以了。实际上，低温实验室简直像一个车间，实验室里充满了管道，还有隆隆作响的真空泵。因为低温不是一下子就能获得的。必须沿着温度的台阶一步一步向下走，温度越低就越困难。翁纳斯先用液化氯甲烷达到-90℃，用乙烯达到-145℃，用氧气达到-183℃，用氢气达到-253℃。终于在1908 年成功地实现了最后一种“永久气体”——氦气的液化，得到了-269℃的低温。在这以后，他用液氦抽真空的方法，得到-272℃。

这个温度属于超低温，当时世界上只有莱顿大学的低温实验室可以得到这么低的温度。翁纳斯和他的同伴在这得天独厚的条件下进行极低温度下的各种现象的研究。他们发现水银、铅、锡一般降温到该物质的特性转变点以下时，电阻会突然消失，变成“超导电性”物体。

这就是说，在一个超导线圈中一旦产生了电流就会周而复始地流下去。因为电阻已经消失，电流不会在流动中衰减，翁纳斯把一个铅制的线圈放在液体氦中，铅圈旁放一块磁铁，突然把磁铁撤走，根据法拉第发现的电磁感应，铅圈内便产生了感应电流。

果然，在低温的条件下，电流不断地沿着铅圈转起来，就像不知疲倦的一匹马一样。1954 年3 月16 日的一次类似实验，电流持续了长达两年半的时间，一直到1956 年9 月5 日才由于液态氦供应不上而终止。理论计算表明，如果保持这种低温条件，电流就是流10 万年也不会衰减。

这种现象物理学称为超导现象。1913 年，翁纳斯因为这项重大的发现获诺贝尔奖。翁纳斯之所以能获得这种殊荣，与他的治学态度有关。他在总结自己一生探索经验时说：“只要一养成做学问的习惯，那就跟一日三餐那样，到时不吃不喝，就会感到饥渴难忍。有了做学问的习惯，还要牢记一点，那就是专和精。跟整个知识相比，个人所掌握的实在太渺小了。我认为，人可以在专和精中求广博；如果想懂得一切，那显然是不切实际的无稽之谈。”

翁纳斯的这一番话是值得人们深思的。他的一生也确实是这样做的。在逝世的前两年，他已是71 岁的老人，仍然经常通宵达旦地工作，直到他1926年逝世之日。