第246章 超導!物理學界再次震驚!
第246章 超導!物理學界再次震驚!
隨著勞厄、布拉格父子、巴克拉等人異軍突起,在X射線領域取得如此輝煌的成就。
再有盧瑟福等人,迅速跟進,證明γ射線本質,一統四大射線。
這讓所有物理學家都看到了光明的未來。
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第一屆布魯斯會議預測,現代物理學將以相對論和量子論為兩大核心。
X射線、放射性、元素光譜、原子研究等研究方向並駕齊驅。
如今X射線取得重大突破。
但這還遠遠不夠,因為現在物理學家只是知道X射線的本質。
它產生的機理是什麼?
它與其他物質的相互作用是怎麼樣的?
這些都需要繼續深入的研究。
但可喜的是,物理學家們至少有了一個大致的方向,保證不會出錯。
同時,大家幾乎達成共識,現代物理學的主要內容,就是以上這些了。
然而,物理學從來不會遵循人的意志。
渺小的人類以為能掌握宇宙的真理。
殊不知,無數物理學家幾百年的研究,對於宇宙而言只是驚鴻一瞥而已。
宇宙的神奇遠遠超過所有人的想像。
1910年6月30日,倫敦國王學院。
物理系的會議室內,已經坐了二十幾個人。
除了李奇維的團隊,還有巴克拉等人。
李奇維作為物理系主任,定了一條規矩。
每月的最後一天,整個物理系要開一次大會。
專門討論學生們在實驗中遇到的問題,或者最新的研究成果。
這是李奇維仿照後世自己課題組的模式。
之前他被導師折磨的死去活來,現在怎麼也得加倍償還回去。
小伙子們倒霉了。
今天的會議,輪到錢五師、錢湖州、鄧懷寧三人了。
由於他們三人做的是一個系統的工作,所以由錢五師主講。
「布魯斯教授,我和錢湖州、鄧懷寧兩人,目前對金、鉑、汞三種元素作了低溫實驗。」
李奇維點點頭,問道:「用的什麼製冷劑。」
錢五師說道:「參考了萊頓大學昂內斯教授的意見,我們使用的是液氦。」
「因為液氮的溫度,最低只能達到-56℃,而液氦可以接近絕對零度。」
「並且氦的穩定性要遠遠高於氮。」
「所以,從安全性和實用性考慮,我們最終選擇了液氦。」
巴克拉及他的學生沙德勒等人,眼中有著羨慕。
萊頓大學的低溫實驗室,那可是世界有名啊。
布魯斯教授的學生可以輕易地就去參觀,而且還能得到對方的幫助。
這種無形的軟實力,才能真正體現一個物理學家的底蘊。
沙德勒雖然羨慕錢五師等人,但他依然認為自己的導師巴克拉是最好的。
這時,錢五師熟練地使用投影儀,一張數據圖展示在眾人眼前。
錢湖州上前說道:「這是我用液氦將金的溫度冷卻,測量其電阻的實驗數據。」
「可以看到,隨著溫度的降低,金的電阻不斷降低。」
「當降低到一定程度時,就保持為一個固定值了。」
「這張圖測量到了3K。」
所謂的K就是開爾文溫標,它是已故的開爾文勳爵創立的。
0K就是絕對零度,即-15℃。
3K就是-85℃。
接著,鄧懷寧同樣分享了一張數據圖。
「我的實驗結果和錢湖州相同。」
「我發現,鉑的電阻在接近3K時,也達到了一個固定值。」
這時,錢五師也分享了他的汞實驗。
「我的實驗和他們有點不同。」
「我發現,隨著溫度降低到3K,汞的電阻依然在降低,而不是變成固定值。」
「不過,我猜測最終結果可能和金、鉑一樣,成為一個常數值。」
「只是因為不同元素性質會有稍有差別。」
「或許在2K、1K時,變成一個固定值。」
「所以,我沒有做3K以下的數據。」
顯然,錢五師也認為自己的實驗不會有什麼特殊性。
金、鉑、汞都是金屬元素,不可能有本質的區別。
李奇維靜靜看著三張圖,沒有說話。
巴克拉突然說道:「根據經典理論,純金屬的電阻應該隨著溫度降低而降低。」
「在達到絕對零度時,降為零。」
「當然,由於絕對零度永遠無法達到,所以金屬的電阻不可能為零。」
「這個固定值確實有點反常。」
這時,玻爾忽然反駁道:「巴克拉教授,有沒有可能這一理論不適用極低溫。」
「畢竟愛因斯坦教授的量子比熱理論,就是在極低溫才發揮作用的。」
「或許金屬的電阻可能先達到一個極小值,再重新增加。」
「絕對零度下,金屬的電阻或許會無限大。」
玻爾和巴克拉的看法,讓在場所有人沉思。
顯然二者的理論都很有道理。
不過,好像極低溫下,物質的性質,並沒有什麼特殊之處。
不管是持續減小也好,還是先減小再增大也好。
好像都普普通通,沒有什麼值得研究的。
反正絕對零度又達不到,金屬的電阻又不可能變為零。
這讓錢五師等人感覺有點沮喪。
會不會是李奇維教授看走眼了。
也許極低溫這個研究方向,並不值得投入。
不過他們三人也沒有什麼抱怨情緒。
這種情況在科研界太正常了。
即便強悍如李奇維教授,他也不可能百分百成功。
在場的其他人也有類似的看法。
巴克拉早都知道李奇維在做低溫研究了。
在他看來,這個方向屬於典型的吃力不討好。
低溫環境的獲取在這個時代是非常困難的。
不要以為把氦氣液化很簡單,這裡面需要無數次的嘗試,而且還有很大的危險。
低溫下物質的性質,即便能發生變化,那也肯定在預料之中。
無非是變大變小而已。
在巴克拉看來,李奇維的這個方向估計要失敗了。
他的心中感慨,沒想到布魯斯也有失敗的一天。
最近物理學界風起雲湧,不少人甚至覺得布魯斯教授有點跟不上時代了。
如今,他的一個方向又遇到了問題。
估計心裡肯定有壓力吧。
巴克拉朝著李奇維看去,只見對方深邃的雙眼注視著汞的溫度電阻曲線,似有精光閃爍。
巴克拉心中一驚,剛剛李奇維的氣勢,讓他有點顫抖。
好像他自己是一個說錯話的幼稚孩童。
此時,會議室的所有人都感受到一種壓迫感。
他們不約而同朝著主位看去。
李奇維以一种放松的坐姿,如君臨天下一般,靜靜地聽著議論聲。
這時,聲音越來越小,逐漸趨於安靜。
然後,李奇維終於開口了。
「五師,金和鉑的實驗可以暫停。」
「金屬的電阻不可能固定為一個常值。」
「我認為是金屬中的雜質,對實驗結果造成了影響。」
「而汞通過蒸餾法可以無限提純。」
「你接下來要使用極限純度的汞去做實驗。」
這時,場內眾人不由得震驚。
果然不愧是布魯斯教授,一眼就看出了問題所在。
他們怎麼沒有想到是雜質的原因。
這時,李奇維又繼續說道:
「五師,做實驗不能靠猜測。」
「你只是主觀認為汞和金、鉑的性質應該一樣。」
「但是你並沒有理論支持。」
「汞既然在3K還能繼續電阻下降,那就試試更低溫。」
「有量子比熱的例子在前,說明低溫環境下,一定會發生某些量子層面的變化。」
「4K不夠就3K,3K不夠就2K。」
「一定要做到極限。」
「平時做實驗總是差一點差一點,到了真正關鍵的時候,就會也差一點。」
「而差一點,很可能就會與偉大的發現失之交臂。」
李奇維振聾發聵的話,讓在場的所有人渾身一震。
這就是頂級物理學家的魅力。
永不言棄!
永遠挑戰極限!
錢五師等人忽然感覺到羞愧。
他們那麼快就想要放棄,而李奇維教授卻從未言敗。
是啊,明明汞和金、鉑不一樣,為什麼不繼續做下去呢。
這是潛意識在作怪。
錢五師三人此刻才感受到李奇維那純粹的科學熱情。
同時能為得到對方的教誨而幸運。
幾十年後,錢五師幾人早已是學界泰斗,德高望重。
但是每次公開場合,他們都會提到這一次的會議。
「沒有李奇維教授的嚴格,就沒有後來的我們。」
這次會議,讓所有人看到了布魯斯教授嚴厲的一面。
尤其是那些學生,不管是玻爾,還是沙德勒,都害怕極了。
李奇維說話的時候,他們連呼吸都停止了。
尤其是沙德勒,心中默念:以後我當教授了,我也要開大會!
但是這種嚴厲,卻不是針對個人,而是幫助學生發現問題,解決問題。
很快,錢五師等人就會因為此次的嚴厲,而永遠膜拜他們的導師。
甚至玻爾等人跑到辦公室,想讓李奇維也罵他們一頓。
——
1910年7月30日,李奇維正在辦公室審閱文件。
忽然,房間外出現了嘈雜聲。
好像是錢五師和玻爾等人的聲音,後來又出現了巴克拉和沙德勒的聲音。
聲音越來越大,而且朝著辦公室移動。
李奇維會心一笑,小伙子們終於做出來了嗎。
「不行,我要保持淡定,區區一個超導而已,不值一提。」
這時,辦公室外響起敲門聲。
「進。」
轟!
錢五師帶頭,後面烏泱泱跟著十幾號人。
每個人的臉上都充滿了不可思議,還有止不住的笑容。
錢五師激動的眼角都有了淚花,他興奮地呼喊道:
「教授,我們做出來了!我們做出來了!」
李奇維臉上帶著濃濃的笑意,他沒有打斷錢五師,而是讓對方好好發泄情緒。
好一會兒,錢五師才平靜下來,他顫抖地說道:
「我用提純後的汞做實驗,發現在2K與19K之間,汞的電阻減少的極快。」
「在19K時,汞的電阻突然變為了零!」
「汞的電阻竟然在沒有達到絕對零度的情況下,就變為零了,這太不可思議了。」
「後來,我又實驗了其他幾種金屬。」
「錫在8K時,電阻會變為零;鉛在2K時,電阻也會變為零。」
「教授,我們發現了一個新現象。」
「金屬的性質,在極低溫下,真的會發生特殊的變化。」
此刻,辦公室內所有人都變得極度亢奮。
哪怕是學生們,也能知道,這絕對是一個諾獎級成果。
而且是那種毫無爭議,必然能得諾獎的那種。
畢竟諾獎級成果,不代表一定能得諾獎。
非絕對零度的情況下,電阻為零!
這代表什麼,所有人都能想像。
金屬的發熱問題,一直都是能源損耗的關鍵。
而發熱的本質就是因為電阻的存在。
如果電阻不存在了,那豈不是以後的電能都可以百分百傳輸。
而且物理學家們想的更加長遠。
巴克拉和沙德勒師徒倆,在人群中,簡直對李奇維佩服的五體投地。
「布魯斯教授,實在是太可怕了。」
「正常人在面臨壓力的情況下,面對那種實驗結果,早都應該心煩意亂才對。」
「但是他卻如定海神針一般,一句做實驗不能總是差一點,幾乎快要成了物理系的口頭禪。」
這一刻,所有人才感受到李奇維的偉大之處。
巴克拉感慨:「布魯斯教授成功的關鍵,除了他驚才絕艷的頭腦,還有那追求極限的精神!」
在場的人之所以同樣高興,是因為這是在國王學院做出的成果。
未來這個成就獲得諾獎後,國王學院的名氣必將水漲船高。
他們也感到與有榮焉。
出門在外,可以自豪地說出:「我是國王學院物理系畢業的。」
李奇維看著眾人興高采烈的樣子,心中也覺得開心。
這時,錢五師忽然說道:「教授,要不你給這個現象命名吧。」
「接下來發表論文我們也好稱呼。」
說完,錢五師嘿嘿一笑。
玻爾幾人頓時一怔,心道錢五師你是真會拍馬屁啊。
不行,他們也得想好怎麼去拍。
李奇維笑了笑,說道:「既然是金屬的電阻變為零,那就說明有超級導電性。」
「就把這種現象叫【超導】吧。」
錢五師三人品味這個詞,覺得非常好。
又形象又大氣。
當即決定以超導的名義發表論文。
給玻爾等人看的酸溜溜的,口水都要羨慕地掉下來了。
1910年8月20日,《自然》連夜加刊,在封面上發表了錢五師三人的論文。
同時論文的通訊作者一欄,布魯斯的名字赫然在列。
如今別人在《自然》上發表論文,自然有各種審核。
但是李奇維只要一句話就行。
論文中首次發現了金屬在極低溫下,其電阻會突然變為零的現象,並命名為「超導」。
論文一經發表,瞬間在物理學界引起巨大轟動。
這一次的影響比勞厄的X射線還要大。
因為這簡直就是開闢了一個全新領域。
而且還是那種具有無窮應用潛力的領域。
轟!
舉世震動!
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