《科学大众》
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科学的历史 量子论及超导
2008-12-01 19:31:37量子论（1900年）
麦克斯·普朗克（1858～1947年），阿尔伯特·爱因斯坦（1879～1955年）
量子理论诞生于热箱。1900年德国物理学家普朗克试图解开火钳之类的热物体为何呈现红或白等不同的颜色，以及具体的颜色和不同波长的光之间的联系等一系列疑团。
普朗克（左）和爱因斯坦
凭借普通经典物理学知识，普朗克基本可以解释带有小孔的黑色箱子里发出光的原因。实验表明波长的辐射比普朗克方程预测的辐射大得多。为弥补这一不足，他做了一个特别的假设：能量不是连续地离开箱子，而是以原块或“量子”的形式离开的。1900年12月14日，当他正式发表这一观点时，普朗克还拿不准发现这些能量量子的意义。1905年，爱因斯坦证实光确实以块状形式出现，即今天的中子。
爱因斯坦用这一理论解释电子被光线从金属表面击落的原因。1902年，菲利浦·勒纳发现电子的能量不取决于光线的强度，如果光线柔和发出普通波长，那么亮光表示存在更多有活力的电子。
但是爱因斯坦认为假如一个电子被一个光子从金属表面击中的话，它很可能被附近所有的光子击中。
虽然光量子多年以后才被接受，但最终量子理论统治了世界。物理学家们坚信任何物质都来自不能缩小的量子——不仅是能量，而且还包括电荷、动量、自旋甚至是空间和时间。
超导（1911年）
海克·卡梅林·翁内斯（1853～1926年）
物理学家一直在实验室中研究一种复杂的冷极——绝对零度，虽然达不到这么低的温度，但我们越来越接近它。这一冷的领域引起人们的好奇心。
磁铁源浮在液氮冷却的超导材料上空
1908年，荷兰物理学家翁内斯首次将氦冷却到绝对零上4度，得到液化氦。1911年5月，卡梅林·翁内斯注意到一件非常奇怪的事情。他安排两位同事在荷兰拉顿实验室里进行冷金属实验，记录电流通过时的电阻。当一组汞的温度达到绝对零上4.2度时，电阻突然变为零。
这太让人不可思议了。如果电阻为零，电流可以永远在线圈上流动。这意味着什么？翁内斯猜想金属的这种超导状态可能与新量子理论有关。但直到1957年，人们才得出完整的解释。约翰·巴迪、雷奥·库珀和罗伯特·施里弗阐述了电子如何通过一系列量子机制结合在一起从而避开它周围的金属。
1986年，乔格·贝德诺尔茨和阿莱克斯·米勒发现了在－238℃时的超导陶器材料。从此以后，人们又发现陶器材料可以在－100℃正常运转。但是无人能解释清楚如此高温的超导材料的运作方式。
