晏成和

192019年荷蘭著名物理學(xué)家卡梅林·昂內(nèi)斯首次將氮液化，獲得了4.6K（-268.4℃）的低溫。當(dāng)昂內(nèi)斯將金屬汞置于低溫液氮中，發(fā)現(xiàn)汞的電阻急劇下降，直至消失，電阻為零！這在當(dāng)時(shí)簡(jiǎn)直是不可思議。這樣的現(xiàn)象叫做超導(dǎo)，其原理是什么?物理學(xué)面臨新的課題。

自從人類發(fā)明了用電，伴生的電阻就損耗了大量的電能，科學(xué)界就一直在努力找尋電阻最低的技術(shù)、材料。超導(dǎo)現(xiàn)象總是在溫度極低的條件下才發(fā)生，于是科學(xué)開(kāi)始了向低溫世界的大進(jìn)軍。人們把超導(dǎo)發(fā)生時(shí)的溫度稱做臨界溫度，人為地制作低溫是很麻煩的，顯然，臨界溫度越高超導(dǎo)材料的應(yīng)用就越方便，越有應(yīng)用價(jià)值，于是世界各國(guó)的科研大軍又致力于研制高臨界溫度的超導(dǎo)材料，超導(dǎo)材料開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。

面對(duì)電阻為零的超導(dǎo)，物理學(xué)應(yīng)該有個(gè)說(shuō)道，于是，各種學(xué)說(shuō)應(yīng)運(yùn)而生：有的說(shuō)在產(chǎn)生了電子隧道；有的說(shuō)是在低溫條件下原子被凍僵了，還有的提出了電子唯象理論（建立在假定之上的理論），假定在低溫條件下兩個(gè)電子結(jié)成了庫(kù)伯對(duì)……但是隧道怎樣產(chǎn)生，原子如何凍僵？難有交代。

超導(dǎo)原理 物質(zhì)核外電子的運(yùn)轉(zhuǎn)速率隨著溫度變化，溫度高——核外電子速率高；溫度低——核外電子速率降低。超導(dǎo)發(fā)生與溫度密切相關(guān)；溫度與核外電子運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。超導(dǎo)電阻為零，電流強(qiáng)大，與電子流動(dòng)密切相關(guān)。所以超導(dǎo)及其所有特性必定是與核外電子的運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系、休戚相關(guān)。

超導(dǎo)原理是：在很低的溫度下，物體的核外電子速率降低，達(dá)到臨界溫度，價(jià)電子運(yùn)轉(zhuǎn)速率越來(lái)越低。核心習(xí)慣于高溫下的核外電子快速運(yùn)轉(zhuǎn)，價(jià)和電子運(yùn)轉(zhuǎn)緩慢，造成了原子暫時(shí)缺失價(jià)電子的現(xiàn)象。核心就挪用相鄰核心的價(jià)電子，相鄰核心又挪用，所有的核心都向某一方向近鄰挪用，于是形成外層電子公用。這種核外層電子公用的狀態(tài)就是物質(zhì)的超導(dǎo)態(tài)，核外層電子處于公用的狀態(tài)的物體就是超導(dǎo)體。

核心把公用的電子流當(dāng)成自己所需求的核外電子，用核心的庫(kù)侖力（原子核吸引核外電子使電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的力）去輸運(yùn)它，讓其在自己身邊流過(guò)。這樣，公用的電子雖然沒(méi)有繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，但每一瞬時(shí)從核心身邊流經(jīng)的電子較多，部分地滿足核心對(duì)電子的需求。

溫度降低，電子運(yùn)轉(zhuǎn)緩慢，超導(dǎo)體內(nèi)形成了較大的電子空位，電壓波暢通。價(jià)電子在電壓波作用下順勢(shì)移動(dòng)，形成了核外電子公用的電子流——超導(dǎo)電流。核心把外來(lái)（公用）的電子流當(dāng)成自己所需求的電子一部分，用核心的庫(kù)侖力去順勢(shì)輸運(yùn)它，讓其在自己身邊流過(guò)，于是超導(dǎo)電流不僅不受到阻力，而且還獲得了一份來(lái)自核心的輸運(yùn)力。在原子庫(kù)侖力的接力輸送下，電子暢通無(wú)阻，形成了電阻為零的超導(dǎo)現(xiàn)象。

超導(dǎo)現(xiàn)象的特征，一是在低溫條件下價(jià)和電子降低速率，形成外電子公用；二是超導(dǎo)時(shí)公用電子的流動(dòng)不僅不受到阻力，而且還獲得了一份來(lái)自核心的輸運(yùn)力。背離了這兩大特征，超導(dǎo)就無(wú)從談起。

物質(zhì)的超導(dǎo)特性與溫度密切相關(guān)，而且極有規(guī)律性。再一次為核外電子的運(yùn)轉(zhuǎn)線路、速率決定物質(zhì)的各種特性；電子運(yùn)動(dòng)的線路、速率的變化決定物質(zhì)各種特性的論點(diǎn)提供了有力的例證。那些拋開(kāi)電子規(guī)律運(yùn)動(dòng)、費(fèi)盡心機(jī)造作的庫(kù)伯對(duì)理論只能是曇花一現(xiàn)。

正是因?yàn)槌瑢?dǎo)電流獲得了核心的輸運(yùn)力，所以它能像常態(tài)的核外電子那樣永恒不斷地運(yùn)動(dòng)，流速均衡、電阻為零，保持永恒的電流。超導(dǎo)發(fā)生是大量的電子群集流動(dòng)。大量電子的定向運(yùn)動(dòng)，伴生很強(qiáng)的電磁波，伴生著極強(qiáng)的磁場(chǎng)。由此產(chǎn)生超導(dǎo)的另一個(gè)重要物理特性：超導(dǎo)的抗磁性——邁斯納效應(yīng)。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/1244696.html

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