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《從劍橋留學生到物理學之神》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。

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。

它產生的機理是什麽?
它與其他物質的相互作用是怎麽樣的?

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象。

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,現在怎麽也得加倍償還回去。

小夥子們倒霉了。

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:“用的什麽製冷劑。”

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-196.56℃,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4.3K。”

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-273.15℃。

4.3K就是-268.85℃。

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4.3K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4.3K,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4.2K、4.1K時,變成一個固定值。”

“所以,我沒有做4.3K以下的數據。”

顯然,錢五師也認為自己的實驗不會有什麽特殊性。

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,並沒有什麽特殊之處。

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,沒有什麽值得研究的。

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麽抱怨情緒。

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。

李奇維以一種放松的坐姿,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。

他們怎麽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4.3K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。

他們那麽快就想要放棄,而李奇維教授卻從未言敗。

是啊,明明汞和金、鉑不一樣,為什麽不繼續做下去呢。

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鬥,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,小夥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4.2K與4.19K之間,汞的電阻減少的極快。”

“在4.19K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3.8K時,電阻會變為零;鉛在7.2K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!

這代表什麽,所有人都能想象。

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,除了他驚才絕豔的頭腦,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,他們也得想好怎麽去拍。

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。

因為這簡直就是開辟了一個全新領域。

而且還是那種具有無窮應用潛力的領域。

轟!
舉世震動!

(本章完)
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