HeikeKamerlinghOnnes在莱顿的实验室（图片来源：作者提供）

这个故事发生在荷兰莱顿大学。当你进入实验室时，就会被泵的大小和它们震耳欲聋的声音震惊——连地板都在颤动。

房间内的三位物理学家都很忙。GrritFlim是团队的工程师，他正在照看一个插满管子和线还结着霜的白色大缸。CornelisDorsman正在帮他。他们后面站着第三个人，实验主管HeikeKamerlinghOnnes。这位57岁的长者头发稀疏，蓄着粗犷的胡须，一尘不染的衬衫外面套了一件实验服。他正监视着全局的操作，一丝不苟地记着笔记。

在他的右边，从管道中传来一个男人的声音：“零、零，还是零！”这条管子通向一个隔壁的房间，还不到25岁的物理学家GillesHolst就在那里，坐在发电机的对面。他的眼睛紧盯着墙上的光点，沙哑地吼叫着，此时此刻并没有发挥什么作用，因为现在实验室里所发生的事真的是超乎常人理解的。

让我们凑近仔细看看这些设备，就从那个白色大缸开始吧。

这是一个玻璃低温恒温器，就像一种很大的热水瓶，完美地将其内容物与室温隔开。这并不令人惊奇，因为这个低温恒温器内此刻所达到的温度是历史新低：-°C，换句话说，它只比绝对零度高四度，这几乎比实验室冷上倍，比地球上任何地方，哪怕是南极也要冷上50倍。KamerlinghOnnes在三年前利用液氦就创下了这一纪录，这也给他赢得了“绝对零度先生”的称号。

用液氦测试金属导电性

让我们回到年四月的一个星期六，那时Kamerlinghonnes刚开始决定测试金属的导电特性。问题很简单：当金属处于极低温环境下时，它的导电性会变强还是变弱呢？电子能导通，并表现得像一种带电液体，在原子间流动。为了分析它们的行为，你只需测量它们的电阻。电阻越小，电流就越容易流动。绝缘材料的电阻，比如说塑料，能达到铝或水银电阻的十亿倍。这让KamerlinghOnnes思考：如果你冷却金属，那电子会不会也被冻起来，固定在原地，因而没法导通电流呢？当金属达到液氦温度时会不会就变成绝缘体了呢？低温时电阻会不会近乎无穷大呢？

“测试黄金”

KamerlinghOnnes比起预测更喜欢实验，这正和实验室入口处的箴言所说的一样：“通过测量获得知识”。他选择了水银，一种在室温下处于液态的金属。他选择这种金属是因为水银能通过蒸馏提纯，并且测试线也能没入其中，无需焊接。

为了测量电阻，他的团队用了当时在年最复杂的方法：惠斯通电桥和镜式灵敏电流表。“电桥”是一种能比较水银电阻和其他已知电阻的电路。利用被镜面反射过来的光束，灵敏电流表能显示被测量电阻的阻值。

Holst就在隔壁，观测着光点并通过管道喊出光点的位置。他离设备有一定距离，这是为了保证泵的震动不会干扰灵敏电流表或者光束。这里没有IT、示波器或多用电表，所有的工作都是由手和眼来完成的。

难以置信的Holst坚定地喊出“零！”水银的阻值是零，至少灵敏电流表是这么显示的。所发生的一切看似那么不可能，它与所有的预测结果都相悖。物理学家们一开始还以为一定是哪里短路了，导致电流直接从一处流向另一处，就好像水银不存在一样，造成水银零阻值的假象。

他们决定预加热样本来检查连接，这一举动引发了那天的第二个大惊喜：就在温度刚刚上升超过-°C的那一刻，光点瞬间移动了。

阻值不为零了，也就是说根本就没有短路发生。阻值的瞬间下降既可以被反转也能重现，并且总是在-°C的时候被观察到。KamerlinghOnnes在他的笔记本上记下：“水银电阻为零”，之后又接着写上：“测试黄金”。

永恒的运动？

KamerlinghOnnes之后把这突然又出乎意料的现象命名为“超导性”。他在两年后获得诺贝尔奖的那一天想出了这个名字。超导体描述了某种金属在某个温度下完美导通电子的能力。之后，许多种金属的超导性都被测了出来，包括铝、锡和铅。

一年后，KamerlinghOnnes做了一个更奇怪的实验。他造了一个锡环，并把它接上电池，产生电流。然后，他冷却这个环使它进入超导状态，再拔掉电源。如果电阻真的是零的话，那就没有什么能阻挡电流，它就会困在环里面，永远循环下去。

KamerlinghOnnes等了一会儿，然后在环的附近放了一个指南针。令人惊奇的是，指针摇摆了起来。这证明了电流还在环内流动，创造了一个磁场。通过演示电流能被永远困在超导体内，KamerlingOnnes确认了超导体惊奇的特性。

人们有时候说KamerlinghOnnes发现这一现象十分幸运。他们甚至认为这只是机缘巧合，一个美好的意外，但事实并非如此！的确，他并没有发现预期的结果，但意料之外的东西并不一定就是随机发生的。这一发现是十多年齐心协力努力的结果，包含了一队伟大的物理学家、工程师和出色的技术员，他们从一开始就想在绝对零度下探测物质，并为此不辞辛劳地工作。

45年后，人们才了解这一奇怪现象背后的原因。金属中的电子表现得就像量子波一样。在极低的温度下，多亏了原子的震动，它们结合在一起，一开始两个一组然后逐渐增多，形成了一个巨大的量子波。这种波一旦形成，就没有什么东西能影响它了，也就没有了阻值。

更酷的是，如果你拿一块磁铁靠近它，它会创造出一个磁场，使超导波旋转。然后，这又会形成一个磁场——就像一个通电线圈一样——排斥磁铁，使它悬浮。

有一些超导体还是个谜，尽管自超导体发现后一个多世纪已经过去了。在年发现的铜酸盐，是目前室温下工作超导温度最高的超导体。

但我们还不知道电子在那些条件下是如何形成之前提到过的巨大量子波的。理解这一点还是现今物理遗存的一个巨大挑战，是许多研究项目的核心。不知KamerlinghOnnes是否想到过，在他莱顿嘈杂的实验室里，一个简单的电学测量造就了最有趣的研究领域之一呢？

本文来自：环球科学