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研究生培养专题报告 研究生培养专题报告 2010年09月29日 　　研究生培养专题报告（一） （根据赵忠贤院士讲话整理） 各位同学，早上好！ 　　刚才所领导对研究生都给予了很大的厚望，刚才说我是院士代表，其实我也做不了代表，我就讲讲从超导研究看创新，给大家谈谈体会吧。 　　杨振宁先生曾经说过，有些年轻人学问不大，但热忱勇敢，最后做出了很大的贡献。我想这就是，在国外的实验室里，为什么有的学生在研究生时期做的论文最后获得诺贝尔奖的原因。因为刚开始的时候他肯定是学问不大，但是能够有这个激情，能够抓住问题的主要方面。 　　我也讲一些例子，超导方面已经有5次发诺贝尔奖，10人获得；低温方面有4次，6人获奖；霍尔效量2次，4人获奖；另外，波色－爱因斯坦凝聚有2次，6人获奖。有的工作我看到都是念研究生的时候做的。1999年，我参加诺贝尔奖颁奖活动的时候，每人发个小册子，小册子非常小，它就讲诺贝尔奖发了快100年了，完全是基础科学的东西，究竟对人类有什么贡献呢？它就总结了三条，一条是新能源，一条是信息技术，一条是健康。想来想去，这也是人类生活的最主要方面，可以看到基础科学的突破为人类社会、人类发展起到了极其重要的作用。 　　从超导来讲，卡梅林-昂尼斯最早发现了超导电性，他发现超导电性的时候也不是去追寻这个超导，主要是研究金属在低温下的电阻行为。大家知道，金属里的电阻主要是由这个晶格振动和缺陷的散射形成的。如果把金属做的很纯，另外就是温度降的很低，两种散射都可以做到最小。最后，发现和他想象的不是太一样，就是在4.2K的时候，在汞的电阻突然掉到零，改变汞的纯度依然会掉为零。一段时间的分析之后，他认为是一个新的现象，即超导电现象。所以，在做实验的时候，不要按照自己的想象来看自己的数据，而是真正的数据是什么？就会有很多意想不到的结果。卡梅林-昂尼斯这个工作也是在他实现氦液化之后做的，他是第一个实现氦液化的人。有时候创造实验的条件来做工作是必须的，只有这样才能做出前人没做出的事情。在这个超导出现以后，包括爱因斯坦居里夫人在内，他们都想了解超导的机理问题。在1911年的索尔维会议上，大家都在讨论超导的问题，大概是爱因斯坦觉得实验数据太少，1915年后就没有再继续做。这个时间段，其实有一个问题――到底是电阻为零的理想导体？还是一个全新的现象？这1933，迈斯纳和他的学生Oschenfeld就做了一个实验，如果是一个假想电阻为零的理想导体，它的磁化过程是什么，是可以推断的。但做了以后发现超导体和假想的电阻等于零的这个磁化行为是完全不一样的。发现超导体内部的磁感应强度永远等于零，也就是说，你加上个磁场，进入超导态后，磁通线全部从内部排斥出去了。也就是说，超导球内部磁感应强度等于0，这就是迈斯纳效应。它表明所有的电子都是处于同一状态，就是宏观量子状态，这就导致了伦敦方程的建立。这在今天也是了解超导现象的一个微象的理论。 　　在超导理论从1911年超导电性发现以后，大家一直最想找到它为什么超导？――机理。很多一流的科学家关注这方面的研究。这中间经过两次世界大战（的时期）。特别是John Bardeen先生，他在海军干过，在贝尔实验室干过，他做了很多事情，但他不管走到哪，他工作都做得很好，并且一直想着解决超导这个问题，有极大的兴趣！，他聘请了库伯并招了一个学生Schrieffer，一起做这个工作。当时，他问Schrieffer，你多大了？ Schrieffer说，我22了。他说耽误你2、3年，没关系（吧）？他所谓的耽误呢就是说，这2、3年之内，你可能只发表论文，可以毕业，但这个工作可能有风险或完不成。问他愿意不愿意？ Schrieffer说，愿意！ Bardeen、Cooper和Schrieffer三个人就一起解决了超导的微观机理问题。当时还有个故事，据说当文章送到Feynman手里的时候，Feynman一看前面的摘要，就把这篇文章放在抽屉了。因为，他正在做着差不多一样的工作，都不忍心往下看了。这就说明，大家都走到了超导微观机理的门口，看最后谁抓到了最核心的东西，并解决问题。而这个成功是老中青合作的一个典范。 　　Bardeen教授来物理所访问的时候，我们问他有什么经验？，因为他在半导体三级管发明方面获得了诺贝尔奖，在超导又获得诺贝尔奖，这两个――半导体和超导体都是凝聚态物理下面的分支学科，也就是说他在同一个领域里面，还是小领域里面，两次获得诺贝尔奖，拿奖有什么经验？老先生没有体会到我们这样的问话有半开玩笑的意思，就说：努力、机遇与合作。而且他把这三点都做了一些具体说明。他对超导微观理论的解释就是电子和声子的一种相互作用，所谓声子就是晶格振动的量子化，通过电子交换虚声子后配成对，大于电荷之间库伦排斥力，电子对的凝聚，就出现了超导性。注意到声子的作用很重