开氏温标（三大温标分别是）

从预言到现实-超导材料的诞生

原创2021-08-06 11:52·fancy科技闲聊

从一个故事开始，那是在1784年，有个英国的化学家拉瓦锡。一天他突发奇想，他感觉假如能把地球上的温度突然降到很低，那么空气将不再以看不见的流体形式存在，它将回到液态。他的这一预言在当时的科学界点燃了一把火。很多人都跃跃欲试地用着各种方法获得低温来使气体变成液体。我们知道在拉瓦锡做出预言的18世纪末，科学研究的水平还非常低，我们今天根本无法想象当时科学家液化气体时遇到的困难有多大，听起来就如一则神话。许多人为此呕心沥血、殚精竭虑，贡献了毕生精力。不过科学家就是一群创造神话的人。因为这一预言终归实现了。

时间到了19世纪30年代，科学家发现通过加压可以使一些如硫化氢、氯化氢等气体液化，但是氧、氢、氮等气体却毫无液化的迹象。以至于在后来的几十年间，人们想了各式各样的方法。比如埃梅曾将氧气和氮气密封在一个特制的圆筒中并沉入1.6千米的海底，使压强超过200个标准大气压；维也纳的一位叫纳特勒的医生还制造了一个能耐3000个标准大气压的容器来液化空气，但是很遗憾，都未能成功。于是那个年代的人认为这一类气体是无法液化的，并认定它们是真正的"永久气体"。

即使这样，人类也并未停止对"永久气体"液化的努力。终于在1877年法国物理学家盖勒德首先实现了"永久气体"中氧的液化，液体氧的温度低达-140℃，随后在1898年，英国科学家杜瓦获得液化氢，液氢的温度为-252.76℃，第二年杜瓦又成功地使液氢变为固体氢，固体氢的温度低到-260℃。

一种新的温度标准也在这一过程中产生，就是开氏温标。开氏温标中的零度就是-273.16℃。是热力学的最低温度，这也称之为“绝对零度”。1968年，荷兰物理学家昂尼斯在气体液化研究中取得更大的突破，他成功地液化了最难冷凝的氦气，获得了几乎接近０K--即-273.16℃的低温。至此，人类终于全部实现了拉瓦锡的预言。

一个惊人的发现：

拉瓦锡的预言实现了，可人们的探索不会停止。既然我们得到了这么低的温度。那在这么低的温度下，我们身边的各种物质的特性会不会有变化呢？

1910年，荷兰科学家昂尼斯开始研究低温条件下的物态变化。1911年，他和他的学生们在研究水银电阻与温度变化的关系时发现，当温度低于4K时已凝成固态的水银电阻突然下降并趋于零，对此昂尼斯感到震惊。水银的电阻会消失得无影无踪，即使当时最富有想象力的科学家也没料到低温下会有这种现象。

为了进一步证实这一发现，他们进行了进一步的实验，用固态的水银做成环路，并使磁铁穿过环路使其中产生感应电流。在通常情况下，只要磁铁停止运动由于电阻的存在环路中的电流会立即消失。但当水银环路处于4K之下的低温时，即使磁铁停止了运动，感应电流却仍然存在。这种奇特的现象能维持多久呢？他们坚持定期测量，经过一年的观察他们得出结论，只要水银环路的温度低于4K，电流会长期存在，并且没有强度变弱的任何迹象。

接着昂尼斯又对多种金属、合金、化合物材料进行低温下的实验，发现它们中的许多都具有在低温下电阻消失、感应电流长期存在的现象。由于在通常条件下导体都有电阻，昂尼斯就称这种低温下失去电阻的现象为超导。在取得一系列成功的实验之后，昂尼斯立即正式公布这一发现，并且很快引起科学界的高度重视，昂尼斯也因此荣获1913年诺贝尔物理学奖。

从此后一种神奇的材料展现在了人们面前，引起了更多人的关注，也在一代代科学家的努力下得到了长足发展。也逐渐融入了我们现代生活的各个领域。