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(2003 年 10 月) 据 欧 洲 消 息， 瑞 典 皇 家 科 学 院 ７ 日 宣 布，将 2003 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 授 予 拥 有 俄 罗 斯 和 美 国 双 重 国 籍 的 科 学 家 阿 列 克 谢� 阿 布 里 科 索 夫、 俄 罗 斯 科 学 家 维 塔 利� 金 茨 堡 以 及 拥 有 英 国 和 美 国 双 重 国 籍 的 科 学 家 安 东 尼� 莱 格 特， 以 表 彰 他 们 在 超 导 体 和 超 流 体 理 论 上 作 出 的 开 创 性 贡 献。
据 诺 贝 尔 物 理 学 奖 评 选 委 员 会 负 责 人 马 茨� 荣 松 介 绍 说， 超 导 电 性 和 超 流 性 是 极 端 低 温 状 态 下 发 生 的 两 种 现 象。 目 前， 超 导 体 材 料 被 广 泛 应 用 于 核 磁 共 振 成 像 和 粒 子 加 速 器 等 领 域， 而 超 流 体 则 让 人 们 更 深 入 地 了 解 物 体 在 低 温 状 态 下 的 表 现 形 式。
他 说， 在 略 高 于 绝 对 零 度 的 低 温 下， 某 些 金 属 会 让 电 流 无 阻 力 通 过， 这 样 的 超 导 体 材 料 还 具 备 能 够 完 全 或 部 分 屏 蔽 磁 场 的 特 性。 换 句 话 说， 电 阻 变 为 零， 外 部 磁 场 可 能 无 法 进 入 超 导 体 内 部。 能 完 全 屏 蔽 磁 场 的 超 导 体 被 称 为 Ⅰ 类 超 导 体。 如 果 外 部 磁 场 过 强， 这 种 超 导 体 的 超 导 性 能 会 受 到 破 坏。 解 释 这 一 现 象 的 理 论 获 得 了 1972 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖； 而 部 分 屏 蔽 磁 场 的 超 导 体 被 称 为 0 类 超 导 体， 它 能 在 强 磁 场 中 保 持 超 导 性 能， 正 是 阿 布 里 科 索 夫 成 功 地 在 理 论 上 解 释 了 这 一 现 象。 而 他 的 研 究 是 建 立 在 金 茨 堡 等 人 研 究 成 果 基 础 上 的。
阿 布 里 科 索 夫 和 金 茨 堡 等 人 让 超 导 电 性 "走" 出 了 超 低 温 世 界， 而 莱 格 特 的 成 就 是 对 物 体 在 低 温 下 的 超 流 性 进 行 了 解 释， 即 液 态 氦 的 粘 性 为 何 会 在 低 温 下 消 失。
这 三 位 获 奖 者 都 是 高 龄 老 人， 他 们 将 分 享 总 额 为 130 万 美 元 的 奖 金。
阿 布 里 科 索 夫 1928 年 生 于 莫 斯 科，1951 年 在 莫 斯 科 物 理 问 题 研 究 所 获 物 理 学 博 士 学 位， 现 就 职 于 美 国 伊 利 诺 伊 州 国 立 阿 贡 实 验 室。 他 曾 在 俄 罗 斯 的 多 家 研 究 所 和 大 学 工 作， 涉 足 超 导 体、 金 属、 半 金 属 和 半 导 体 等 多 个 研 究 领 域。
金 茨 堡 1916 年 生 于 莫 斯 科，1942 年 在 莫 斯 科 大 学 获 物 理 学 博 士 学 位， 曾 任 莫 斯 科 列 别 杰 夫 物 理 研 究 所 理 论 室 主 任， 现 为 俄 罗 斯 科 学 院 顾 问。 他 在 上 世 纪 50 年 代 与 一 些 科 学 家 率 先 提 出 了 有 关 O 型 超 导 体 的 理 论。
莱 格 特 1938 年 生 于 伦 敦，1964 年 获 牛 津 大 学 物 理 学 博 士 学 位， 现 为 美 国 伊 利 诺 伊 大 学 厄 巴 纳 － 尚 佩 恩 分 校 教 授。
解 读 2003 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 成 果
通 常 条 件 下 导 线 有 电 阻， 因 而 大 量 电 能 浪 费 在 传 输 过 程 中； 流 体 在 流 动 过 程 中 自 身 会 产 生 阻 力， 因 而 原 油 在 输 油 管 中 流 动 需 要 外 界 提 供 动 力。 很 多 人 会 想 到， 如 果 电 流 传 输、 流 体 流 动 没 有 阻 力 该 多 好。2003 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 表 彰 的 成 果 恰 恰 与 这 两 个 奇 妙 的 想 法 有 关。
很 多 宏 观 现 象 可 以 从 微 观 领 域 中 得 到 解 释。 电 流 是 导 体 中 电 子 的 定 向 移 动。 电 子 在 原 子 间 移 动 时， 由 于 电 子 与 原 子 核 间 的 电 磁 力 的 作 用， 会 引 起 原 子 振 动。 这 就 是 电 阻 的 成 因。 大 量 原 子 振 动 在 宏 观 上 表 现 为 导 体 发 热， 到 达 一 定 程 度 可 使 导 体 熔 化。 电 焊、 电 切 割 利 用 的 就 是 这 一 原 理。 流 体 流 动 时 产 生 的 阻 力 实 质 上 是 流 体 分 子 之 间 存 在 的 吸 引、 碰 撞 等 相 互 作 用 造 成 的。 要 消 除 电 流 和 流 体 传 输 中 的 阻 力， 就 必 须 在 微 观 粒 子 特 性 上 想 办 法。
1911 年， 荷 兰 科 学 家 卡 麦 林� 昂 内 斯 发 现，汞 在 4.2 开 氏 度 (零 下 273.15 摄 氏 度 为 O 开 氏 度， 即 绝 对 零 度） 时， 其 电 阻 会 突 然 消 失。 他 称 之 为 "超 导 电 性"， 并 因 之 获 得 1913 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 对 这 一 奇 妙 的 现 象， 直 到 1957 年 科 学 家 才 作 出 较 为 成 功 的 理 论 解 释。 美 国 物 理 学 家 巴 丁、 库 珀 和 施 里 弗 提 出， 超 导 体 中 存 在 着 电 子 对， 这 些 电 子 对 可 以 平 稳 地 通 过 由 失 去 部 分 电 子 的 原 子 所 组 成 的 通 道， 不 会 引 起 原 子 振 动， 即 为 超 导 现 象。 这 三 位 科 学 家 因 此 而 获 得 1972 年 的 诺 贝 尔 物 理 学 奖。
后 来 科 学 家 发 现 存 在 着 两 种 超 导 体。 一 种 称 为 Ｉ 型 超 导 体， 主 要 是 金 属 超 导 体。 它 对 磁 场 有 着 屏 蔽 作 用， 也 就 是 说 磁 场 无 法 进 入 超 导 体 内 部。 如 果 外 部 磁 场 过 强， 就 会 破 坏 超 导 体 的 超 导 性 能。 另 一 种 称 为 ＩＩ 型 超 导 体， 主 要 是 合 金 和 陶 瓷 超 导 体。 它 允 许 磁 场 通 过。
科 学 家 发 现， 巴 丁、 库 珀 和 施 里 弗 提 出 的 理 论 只 能 解 释 Ｉ 型 超 导 体 的 特 性， 无 法 解 释 ＩＩ 型 超 导 体 的 特 性。1950 年 维 塔 利� 金 茨 堡 与 苏 联 科 学 家 列 夫� 郎 道 (因 对 凝 聚 态 的 研 究 成 果 获 得 1962 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖) 提 出 一 种 描 述 超 导 等 现 象 的 公 式， 在 此 基 础 上，1957 年 阿 列 克 谢� 阿 布 里 科 索 夫 提 出 了 一 种 能 够 解 释 ＩＩ 型 超 导 体 特 性 的 理 论。 这 一 理 论 认 为， ＩＩ 型 超 导 体 中 的 电 流 形 成 了 一 个 个 小 旋 涡， 如 同 水 流 中 的 旋 涡 一 样， 这 些 旋 涡 形 成 了 一 个 有 序 的 点 阵， 就 像 排 列 整 齐 的 士 兵 方 队 一 样。 这 样 可 以 使 超 导 体 中 电 子 运 动 的 阻 力 消 失， 又 可 以 使 磁 场 能 够 从 点 阵 中 的 通 道 通 过。 可 以 这 样 理 解 ： 让 混 乱 的 人 群 前 进 的 难 度 很 大， 而 让 排 列 整 齐 的 士 兵 方 队 前 进 很 容 易， 前 进 的 阻 力 大 大 减 少， 这 就 是 ＩＩ 型 超 导 体 电 阻 消 失 的 原 理； 同 时， 士 兵 方 阵 队 与 队 之 间 的 通 道 很 容 易 让 人 们 通 过， 这 就 是 ＩＩ 型 超 导 体 允 许 磁 场 通 过 的 原 理。
超 流 体 现 象 也 是 在 超 低 温 环 境 下 观 测 到 的。 大 气 中 稀 有 的 惰 性 气 体 氦 很 难 液 化。 直 到 1908 年， 荷 兰 科 学 家 卡 麦 林� 昂 内 斯 才 把 它 制 成 液 体。 氦 有 两 种 同 位 素， 即 由 ２ 个 质 子 和 ２ 个 中 子 组 成 的 氦 ４ 和 由 ２ 个 质 子 和 １ 个 中 子 组 成 的 氦 ３。20 世 纪 30 年 代 末， 苏 联 科 学 家 彼 得� 卡 皮 察 首 先 观 测 到 液 态 氦 ４ 的 超 流 体 特 性。 他 因 与 此 相 关 的 成 果 获 得 1978 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 这 一 现 象 很 快 被 苏 联 科 学 家 列 夫� 郎 道 用 凝 聚 态 理 论 成 功 解 释。 不 过， 科 学 家 直 到 20 世 纪 70 年 代 末 才 观 测 到 氦 ３ 的 超 流 体 现 象。 因 为 使 氦 ３ 出 现 超 流 体 现 象 的 温 度 只 有 氦 ４ 的 千 分 之 一。
科 学 家 发 现， 氦 ３ 超 流 体 有 一 些 特 别 的 现 象 无 法 用 原 有 理 论 解 释。 针 对 这 些 现 象，20 世 纪 70 年 代 末， 在 英 国 工 作 的 安 东 尼� 莱 格 特 提 出 了 一 个 能 用 数 学 公 式 解 释 氦 ３ 超 流 体 现 象 的 理 论。 后 来 证 明 这 一 理 论 能 够 系 统 地 解 释 多 种 超 流 体 的 特 性， 并 适 用 于 粒 子 物 理 和 宇 宙 学 等 其 他 领 域。
正 如 其 他 科 学 发 现 一 样， 一 旦 找 到 应 用 它 们 的 方 法， 就 会 改 变 我 们 的 生 活。 超 导 材 料 的 用 途 非 常 广 泛， 比 如 在 磁 悬 浮 列 车、 核 磁 共 振 成 像、 超 导 发 电、 超 导 计 算 机、 输 电 和 储 能 等 方 面 都 有 很 大 用 处。 如 今 世 界 各 国 对 超 导 的 研 究 越 来 越 热， 而 重 中 之 重 就 在 于 常 温 超 导。 有 专 家 预 测， 这 种 技 术 一 旦 推 广 应 用， 总 体 上 可 以 节 约 目 前 2/3 的 电 力。 与 超 导 原 理 已 经 得 到 应 用 相 比， 超 流 体 原 理 的 应 用 尚 在 研 究 之 中。 不 过， 这 一 领 域 已 经 曙 光 初 现。2002 年， 德 科 学 家 实 现 铷 原 子 气 体 超 流 体 态 与 绝 缘 态 可 逆 转 换。 世 界 科 技 界 认 为 该 成 果 将 在 量 子 计 算 机 研 究 方 面 带 来 重 大 突 破。 这 一 成 果 被 中 国 两 院 院 士 评 为 2002 年 世 界 十 大 科 技 进 展 之 一。
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