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超導“小時代”:超導的前世、今生和未來(簡體書)
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超導“小時代”:超導的前世、今生和未來(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
目次

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超導是凝聚態物質裡電子體系的一種宏觀量子凝聚現象,涉及凝聚態物理中的基本概念和最前沿問題。超導材料具有零電阻和完全抗磁性等一系列神奇的特性,在能源、科研、醫療、通訊等各個領域均有重要用途。在本書中,作者將用詼諧幽默且時髦新穎的語言,和我們一起回憶,那些年科學家一起追尋的超導體,還有超導歷史上的那些人和那些事兒。

作者簡介

羅會仟,中國科學院物理研究所副研究員,科普作家。2004年本科畢業於北京師範大學物理系,2009年博士畢業於中科院物理所,目前主要從事高溫超導的中子散射實驗研究,已發表SCI論文90余篇,總引用次數1900余次,H因子為24。榮獲首屆中國科學院青年博客大賽銀獎、首屆全國青年科學博客大賽“最佳科學博客大獎”及團隊一等獎。在《物理》、《現代物理知識》、《科普博覽》、《百科知識》、《紫光閣》、賽先生、科學網等媒體發表多篇科普文章,並長期開展各種科普講座。科普代表作品有:《“無理”的物理》、《水煮物理》、《十萬個為什麼》(第六版 物理卷)、《物理學的足跡》等。

我第一次為超導著迷,是在2003年。

那一年,我在北京師範大學物理系讀大三。在那個春夏之交的季節,“非典”肆虐京城,所有高校都采取了停課封校措施。不上課的我們,除了在宿舍刷《尋秦記》,在體育場閑聊瞎逛外,還有大把時間坐在圖書館靜靜地看書。偶然發現的三本科普書: 《超越自由: 神奇的超導體》(章立源 著)、《超導物理學發展簡史》(劉兵、章立源 著)、《邊緣奇跡: 相變和臨界現象》(於淥、郝柏林、陳曉松 著),帶我走進了神奇的超導世界。

我第二次與超導結緣,是在2004年。

那一年,我大四畢業,面臨未來的抉擇。是選擇實現兒時的理想、父輩的期望,成為一名人民教師?還是選擇發掘自己的興趣,走上科學的道路,成為一名研究生?我毫不猶豫選擇了後者。在經歷驚險的免試推薦環節後,我幸運地來到了中國科學院物理研究所,幸運地遇到了一位極其淵博、敬業的導師,幸運地開啟了我在超導國家重點實驗室的五年碩博連讀生涯。博士研究生的生活,可以用清苦和枯燥來概括。我的工作,就是日復一日地“燒爐子”,用光學浮區法生長銅氧化物高溫超導單晶並測量其電磁物性。生長了數十根單晶,測量了數百個樣品,得到了一堆可能並不是很有趣的數據。眼看畢業臨近,論文卻還遙遙無期,深感郁悶和苦楚。然而在2008年,我又一次幸運地趕上了鐵基超導研究的熱潮,於是,論文和畢業,都不再是問題。









我第三次和超導相戀,是在2009年。

那一年,我博士畢業,又一次面臨人生抉擇。物理所的同學們大部分都選擇了出國留學做博士後,而我則曾一度懷疑自己的科研能力和英文水平,認為很難在科研的漫漫長路上走得很遠,在是否“逃離”科研圈的問題上猶豫不決。在一個普通的燒爐工作日,導師關切問我工作的事情,我說想留在北京,可是很難找到合適的工作。他緊接著問了一句: “為什麼不考慮留在物理所工作?新來了一位特別厲害的研究員,我可以推薦你到他組裡啊!”我惶恐地點了點頭。於是,幸運又一次降臨,畢業、留所、工作,一氣呵成。從助理研究員、副研究員到博士生導師,開啟了一個典型“土鱉”的艱苦升級打怪之路。打怪打的不是別的,正是我博士期間遇到的鐵基超導體,只不過鳥槍換炮,工具換成了“高大上”的中子散射,出國做各種實驗和日常英文交流是必備技能。如今我已經帶著自己的博士研究生,在高溫超導的實驗研究領域,自信地發表前沿研究論文。超導,成了我科研生命裡再也分不開的那個“她”。

從1911年發現超導現象開始,超導研究已經一百多年了,然而她依舊長盛不衰,吸引著全世界無數科學家的注意力。不只是因為那些絕對零電阻、完全抗磁性、宏觀量子凝聚等神奇物理現象及其巨大的應用潛力,還因為其中蘊含的深刻物理內涵可能帶來一場凝聚態物理的新革命,更因為超導研究道路總是充滿意外和驚喜。

回顧我那短短的科研之路,我感到非常幸運地遇到了超導的好時代。

回顧整個超導研究的歷史,我們會發現幸運和不幸,其實都不是偶然。

回顧和超導相關的物理發展之路,或許會發現,那個他或她,總會找到屬於自己的“小時代”。

在“啟蒙時代”裡,人們敬畏自然、理解自然,從普通的電磁現象,深入到了物質的內部結構和機制。

在“金石時代”裡,超導現象被發現,煉丹炒菜外加十八般武藝,初步認識了這個神奇的物理現象。

在“青木時代”裡,超導材料大爆發,各種各樣的新超導材料,沒有做不到,只有想不到。

在“黑銅時代”裡,高溫超導橫空出世,物理學皇冠上的明珠,是那麼耀眼,紛繁複雜的物理現象,是那麼激動人心。

在“白鐵時代”裡,鐵基超導意外發現,超導家族空前繁榮,非常規超導機理似乎觸手可及。

在“云夢時代”裡,室溫超導或許很有可能,新超導材料如雨後春筍,超導機理研究不斷帶來重要啟示,我們甚至暢想未來超導世界,如夢想般的美好。

這一個接一個的“小時代”,中國科學家的身影也越來越多,他們在超導研究領域取得了令世人矚目的成就,甚至有的已經引領凝聚態物理最前沿。


我相信,就在這個“小時代”,如果有你,會更精彩!

羅會仟2021年寫於北京中關村保福寺












目次

第1章啟蒙時代

1慈母孕物理: 物理研究的起源

2人間的普羅米修斯: 電學研究的歷史

3雞蛋同源: 電磁學的背景知識

4電荷收費站: 電阻的基本概念

5神奇八卦陣: 材料結構與電阻的關係

6秩序的力量: 材料磁性結構與物性

第2章金石時代

7凍凍更健康: 低溫物理的發展

8暢行無阻: 超導零電阻效應的發現

9金鐘罩、鐵布衫: 超導完全抗磁性的發現

10四兩撥千斤: 超導磁懸浮的基本原理

11群毆的藝術: 超導量子干涉的原理和應用

12形不似神似: 超導唯象理論

13雙結生翅成超導: 超導微觀理論

14煉金術士的喜與悲: 超導材料的早期探索

第3章青木時代

15陽關道、醉中仙: 氧化物超導體

16胖子的靈活與惆悵: 重費米子超導體

17朽木亦可雕: 有機超導體

18瘦子的飄逸與糾結: 輕元素超導體

19二師兄的緊箍咒: 二硼化鎂超導體

第4章黑銅時代

20“絕境”中的逆襲: 銅氧化物超導材料的發現

21火箭式的速度: 突破液氮溫區的高溫超導體

22天生我材難為用: 銅氧化物超導體的應用

23異彩紛呈不離宗: 銅氧化物高溫超導體的物性(上)

24霧裡看花花非花: 銅氧化物高溫超導體的物性(下)

25印象大師的杰作: 高溫超導機理研究的問題

26山重水復疑無路: 高溫超導機理研究的困難

27盲人摸瞎象: 超導研究的基本技術手段

第5章白鐵時代

28費米海裡釣魚: 鐵基超導材料的發現

29高溫超導新通路: 鐵基超導材料的突破

30雨後春筍處處翠: 鐵基超導材料的典型結構

31硒天取經: 鐵硒基超導材料

32鐵匠多面手: 鐵基超導材料的基本性質

33銅鐵鄰家親: 鐵基和銅基超導材料的異同

34鐵器新時代: 鐵基超導材料的應用

第6章云夢時代

35室溫超導之夢: 探索室溫超導體的途徑與實現

36壓力山大更超導: 壓力對超導的調控

37超導之從魚到漁: 未來超導材料探索思路

38走向超導新時代: 超導機理和應用研究的展望

後記


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