超導物理學家趙忠賢

　　宣傳片：

　　一種神奇的物理現象

　　一場激烈的科學競賽

　　高深莫測的超導對我們究竟意味著什麼

　　20年前傲立世界物理前沿的風雲人物

　　能否在新的超導大戰中續寫輝煌

　　著名超導物理學家趙忠賢做客大家

　　開場白：1987年，瑞士科學家繆勒和德國科學家貝德諾茲因為在高溫超導領域裏的突出的貢獻而獲得了諾貝爾物理學獎，在接受媒體採訪的時候呢，他們特意向遠在中國的同行趙忠賢和他所領導的北京小組致意，感謝他們在這一領域所做出的突破性的貢獻，他們之間的故事要從1987年3月一次不同尋常的會議説起。

　　解説：1987年3月18日晚上，紐約希爾頓酒店一間能容納1100人的大廳裏擠滿了3000多名學者、研究生和記者，一場在世界範圍內持續了幾個月的超導競賽迎來了它的巔峰時刻。這場場面狂熱的會議整整持續了7小時45分鐘，後來被稱作“物理學界的伍德斯托克搖滾音樂節”，人們把它和1957年的美國物理學年會並稱為二戰後物理學界最大的兩次震蕩。在1957年那次會議中，華裔科學家楊振寧宣佈的宇稱不守恒理論為他和李政道贏得了當年的諾貝爾獎，而30年後的這一天，46歲的中國物理學家趙忠賢登上了主席臺，成為當晚最耀眼的五位明星之一。那麼，這究竟是怎樣的一次會議，它為什麼會如此激動人心？

　　訪談：

　　曲向東：那麼為什麼，就很難想象一個學術性的會議會有這麼多人，3000多人參加？

　　趙忠賢：它主要這麼熱鬧的原因就是因為這個瑞士的科學家繆勒和他的合作者貝德諾茲在銅氧化物中找到了超導性。找到超導性以後的話呢，一開始的時候呢，很多人不太相信，我應該算是，至少我們這個組吧，應該是比較早的，世界上最早的幾個認識到它的工作重要性的小組，所以我們才抓緊了這個機遇來做這件事。那麼這樣的話呢，後來這個臨界溫度不斷提高，一直到開會之前，已經提高到超過了液氮的溫度，就是把空氣中的氮變成液體這個溫度。實際上相對於極低溫，這就算高溫了。所以大家覺得在物理上和應用上都有很大的前景、意義，所以很多人都轉向來，不是做這個超導的人也轉向做超導。所以文章出得多，成果出得多，結果出得多，那麼才有這個會上，從原來的那種安排變成了以超導為主這麼一個大會。

　　曲向東：當時這個會還並不是一個……

　　趙忠賢：它是美國物理學年會，每年一次。

　　曲向東：其實並不是關於超導的專門的會議。

　　趙忠賢：不是。但是就是1987年這次，它已經把別的聲音都壓倒了。

　　曲向東：超導奪權了。

　　趙忠賢：大家的興趣都在這上面。因為這個機會多，能夠發現的機會多，大家當時發現的、出現的成果也很多，所以在會議上報告也很多，想聽完以後回去幹的人也很多。

　　解説：當晚的五位特邀嘉賓分別來自瑞士、日本、美國和中國，他們代表著當時國際上研究成績最為顯著的五個小組，其中趙忠賢領導的北京小組由於首次公佈了液氮溫區的超導現象，在高溫超導這個舉世矚目的新領域中，為中國人奪得了先發優勢。

　　訪談：

　　曲向東：您記得當時這個會上，大家的發言有沒有讓您印象非常深刻的？

　　趙忠賢：我印象深刻倒不在會議上，是在會場上。因為會場上可以説，當時很多的中國的學生都早早到了會場，到了會場以後，他們佔了比較好的位置，所以當時我做報告，我一看，好多都是中國人，尤其是留學生。我是覺得每個同學都非常地興奮，除去對超導性本身興奮之外，對於國內做了這些好的工作也非常興奮。

　　曲向東：當時您做的這個超導方面的研究，已經是在世界上屬於領先的這個位置上了？

　　趙忠賢：因為我不大願意用“領先”這個詞，我喜歡用“前沿”這個詞。

　　曲向東：“前沿”。

　　趙忠賢：有的時候再加上個“漩渦”二字，就是説我在前沿，但又是漩渦。

　　曲向東：漩渦中心。

　　趙忠賢：漩渦就是説你有時候在中心，有時候在邊上，有時候上去，也可能下來，你不可能永遠都是第一個，對不對？我想這個比較合適。

　　解説：1911年，荷蘭物理學家卡梅林•昂尼斯在實驗過程中發現了一個神奇的現象：當溫度降低到攝氏零下269.03度的時候，水銀的電阻忽然不見了。（圖示）大吃一驚的昂尼斯當時還並不知道，這個偶然的發現將使他成為1913年諾貝爾物理獎的獲得者，也正是這個發現，在之後將近一個世紀的時間裏，在物理界中開闢了一個引無數英雄競折腰的新領域。昂尼斯將這個低溫下的奇跡命名為：超導。

　　訪談：

　　曲向東：如果能夠通俗地解釋一下超導，您覺得怎麼解釋會讓大家更容易接受呢？

　　趙忠賢：我想按照百科全書的説法就是某一種材料，這種材料在一定的溫度下，它呢，電子可以進行無阻地流動，那這就是超導性。

　　曲向東：也就是電流在經過的時候沒有任何的損耗。

　　趙忠賢：沒有，電流沒有任何損耗。對，這就是超導性。

　　曲向東：那它的結果是什麼呢？

　　趙忠賢：結果，結果那就等於想象吧，那就是譬如説你拿它做一個磁體，這個磁體的話，本來你要保證這麼強烈的磁場，你要一直通電流，那麼我現在可以讓，就是通了電流以後，把它通電流的地方給它封閉起來，那這樣的話，讓它有一個閉環。

　　曲向東：一個閉環。

　　趙忠賢：閉環以後呢這個電流就一直在裏走，這磁場就一直保持那麼高。

　　曲向東：電流就一直在這個，相當於在一個閉環裏頭轉。它沒有阻力，它不會消失。

　　趙忠賢：對。

　　曲向東：磁場也會一直存在著？

　　趙忠賢：一直存在著。

　　解説：這種神奇的物理現象曾被美國《商業週刊》譽為“比電燈泡和晶體管更為重要”，它的出現使得毫無損耗的電力傳輸成為可能，此外，超導體還具有另外一些奇妙的特性，比如對磁場的完全排斥和極度敏感，這使很多人從中看到了新的工業革命的曙光。問題在於，超導現象從被發現的那一刻起，就和極低的溫度密不可分。

　　訪談：

　　曲向東：超導一般有很多概念，一般的老百姓聽起來可能會比較困惑，比如説絕對溫度。超導用的溫度跟我們理解的溫度是不一樣的。

　　趙忠賢：譬如説現在我們習慣用攝氏度。

　　曲向東：攝氏度。

　　趙忠賢：攝氏度的零度也就是冰水混合物那一點，就是零度啊。

　　曲向東：對。

　　趙忠賢：這零度呢，就相當於絕對溫度的273度。

　　曲向東：也就是説絕對溫度相當於負的攝氏273度。

　　趙忠賢：對。

　　曲向東：零下273度。

　　趙忠賢：對。

　　曲向東：這個溫度指的是什麼呢，什麼叫絕對溫度呢？

　　趙忠賢：絕對溫度等於就是死寂了，熱寂，死寂了。就是説這個溫度低到，到那兒已經任何的，就不可能比那再有再低的溫度了，那就絕對的就是到底了。

　　曲向東：最早提出超導這個設想的時候，是指的是在這個溫度之下嗎？

　　趙忠賢：比那高幾度。

　　解説：對於低溫的要求在極大程度上限制了超導材料的應用，因此，探索具有高臨界溫度的超導體成為無數科學家追求的目標。但在超導發現之後將近四分之三個世紀的時間裏，超導體的臨界溫度僅僅被提高了不到20度。對於趙忠賢這樣的科學家來説，讓超導現象在攝氏零上20度左右的室溫狀態下發生，是他們最遙遠也是最美麗的夢想。

　　訪談：

　　趙忠賢：如果在室溫下，就在咱們現在的溫度下，譬如這個電阻一測量等於零了，它就是超導體了，那就等於它的用處就不得了了，包括你的電線也可以用它。

　　曲向東：對。

　　趙忠賢：甚至咱倆坐的沙發也可以用它：我做兩個封閉的圈，這個圈上讓它兩個電流是相反的，我中間拿個布給它一套起來，那它不就是可以浮在那了嘛。

　　曲向東：跟磁懸浮一樣是同極相斥。

　　趙忠賢：對。

　　曲向東：然後形成一個反的力。

　　趙忠賢：然後你怕它跑了，你就拿個布套一套，你往那一坐，就不用搞這麼多東西了。

　　曲向東：就是沙發。

　　趙忠賢：對。

　　曲向東：噢，室溫，如果是個室溫超導材料的話，可以有這樣的結果。

　　趙忠賢：可以這樣。

　　曲向東：這是一般人很難想象的。

　　趙忠賢：不是，真要做出室溫超導體來，人們可以用這種材料可以想象做出很多很多的東西。

　　曲向東：但是室溫超導體能夠實現嗎？

　　趙忠賢：就沒有一個成功的理論來預見這種材料找不到，也沒有一個成功的理論預見這種材料一定能找到。所以應該説我自己相信，大自然賦給我們的事情，需要我們在利用、掌握這個規律的基礎上，我想是能夠不斷地往前進的；另外也可能在宇宙的什麼地方有，那我就不知道了。但總之來講，我們覺得好像應該説是有可能，誰也沒有想到從20幾K，就是絕對溫度20幾K的超導體，一下子能夠做到100多K，這個也沒有想象到的。所以我對找到室溫超導體是有信心的，但也許不在我這一代人裏面，也許在下一代人裏面，但我希望我們能夠早點找到。

　　解説：出生於1941年的趙忠賢在大學時代第一次接觸了超導，從此就陷進了這個高深莫測而又妙趣橫生的低溫世界。1974年，已經在中科院物理所從事了十年低溫超導研究的趙忠賢赴英國劍橋大學進修，與國際同行的接觸使他看到了差距，也成為他向高溫超導領域邁進的轉捩點。在歸國後的十餘年時間裏，他身邊漸漸聚集了一批志同道合的人。

　　同期：

　　陳烈：我和趙忠賢當時是一個實驗室，我們當時呢，雖然年齡不小了，40多歲了，但是大家還是希望能做一點事。所以大約從1986年開始，我們有幾個人，有趙忠賢、我、陳庚華，有那麼幾個人，幾乎每個星期大家在一塊兒集會一到兩次，討論一些問題，有時候在一塊兒吃一頓飯。總的思想來説，外邊轉了一圈，知道了不少事情，所以希望做一點事，所以有這麼一個活動的形式。

　　解説：在1997年拍攝的電影《超導》當中，一支自稱“低溫俱樂部”的民間團隊正是採取這樣的活動形式進行著高溫超導研究，從他們身上，我們不難看到“北京小組”的影子。不過，對超導的研究涉及多個學科，需要理論和實踐各方面的人才協同合作，而在這個問題上，人緣不錯的趙忠賢起到了很大的作用。

　　訪談：

　　陳烈：他呢，東北人，所以怎麼説呢，就是説性格很開朗豁達，交的朋友很廣，所以有能力在一定的時候，招這一批有相當好的專業素質的人員，在一起來做這件工作。就是説趙忠賢，就是他的人格魅力和特點在這個地方體現出來了。因為咱們的科研體制跟國外不一樣，國外體制我是一個老闆，這底下一批人是我招來的，我需要什麼人，我有錢，請什麼樣人都可以；

　　而中國呢，大家都是老大，誰也不聽誰的。你必須有一個人，有這種組織能力，有這麼廣泛的人脈關係，才能把大家組織在一起，做成一件事。

　　解説：在上世紀八十年代以前，曾經有很多科學家宣稱發現了高溫超導材料，卻又無一得到證實，科學界已經厭倦了這種“狼來了”的把戲。因此1986年，當IBM蘇黎世實驗室的繆勒和貝德諾茲在攝氏零下243度左右發現超導現象的時候，他們只把論文發表在了一家沒什麼名氣的小雜誌上。幸運的是，有一些像趙忠賢這樣的科學家注意到了這篇文章。

　　訪談：

　　趙忠賢：因為一開始的時候，就是説在瑞士的科學家他們發表了一篇文章，説在銅氧化合物裏可能有30K的超導性。

　　曲向東：這是一個理論假設？

　　趙忠賢：不，實驗。但是沒有確定是零電阻，也沒有測量有關的磁測量，但是它的名字就叫做“可能的超導性”。

　　曲向東：這個當時很多人，很多人不相信？

　　趙忠賢：對，很多人不相信。

　　曲向東：然而您相信這個原因，它也是基於自己心裏的一種科學判斷？

　　趙忠賢：科學判斷。這個判斷從哪來呢？不是憑空而來，是跟國內從1976年開始，我就一直

　　在組織探索高溫超導體的會議，我是組織者。所以就是説這些人在一起開這個會的話呢，實際上在這個交流裏面本身就給了我的積累，使得我判斷這個東西，我相信他是對的，儘管很多實驗室不相信他，但是我相信他是對的。相信與不相信本身並不能説明我們倆水平高低，但是相信本身是根據你前面的積累有關，而且你這個判斷是判斷對了。

　　曲向東：這個想法當時都是在瑞士科學家繆勒他們的這種工作的帶動下？

　　趙忠賢：所以我認為他們是打開這個窗戶的人，所以他們拿諾貝爾獎的話我認為是應該的，應該給他們。

　　曲向東：打開了這個窗戶之後，馬上就……

　　趙忠賢：大家就進去了嘛，我們只不過跳得早嘛，對不對。有的人不敢跳，是認為這裡面可能不是好東西，他不願意跳。那我們認為他是對的，所以我們早就跳進去了。

　　解説：1986年10月，趙忠賢和他的北京小組開始著手研究銅氧化合物的超導性，而和他們差不多同時出手的還有美國和日本的幾個實驗室，一場爭分奪秒的競賽由此展開。11月13日，東京大學實驗室首次成功地證實了貝德諾茲和繆勒的成果，在此之後，各個實驗室捷報頻傳，超導臨界溫度不斷升高，而此時的趙忠賢他們卻還在為緊缺的經費和落後的實驗條件頭痛不已，用來降溫的液氦無法隨時供應，他們手頭的原料不僅奇缺，而且純度不夠。然而出人意料的是，一個意義重大的發現恰恰就埋伏在他們面前的困境當中。

責編：科影