1.4 3 可怕的偏见

3 可怕的偏见

超导电性是低温物理学史上具有戏剧性的事例之一,它曾经是理论物理学的耻辱和绝望。

T.克里斯蒂迪斯

什么叫偏见?《辞海》中的解释为:“偏见”是“片面不公正的见解”。《现代汉语词典》中“偏见”是指“偏于一方面的见解;成见”。美国的《韦氏新大学辞典》中“prejudice”(偏见)是“先入的判断或意见;没有公正的背景和充足材料而对任何事物不利的意见和倾向”。

如果从心理学角度来看,这些定义失之于过简,不够全面。英国利兹大学心理学家D.W.贝斯黑莱姆在《偏见心理学》一书中,给出了一个比较全面和科学的定义:

人们对任一事物所持的观点或信念,而这种观点或信念缺乏适当的检验,或者与这些检验的结果相悖,或者与逻辑推理得到的结论相悖,或者不符合客观实际。这种观点或者信念之所以被人们当做事实,是因为人们信奉它。有时它就像真理一样在起作用。

由此观之,偏见指的是一种不正确的意见,但它与另外一些不正确的意见如谬误、谎言、差错、异端邪说等并不相同。偏见一般说来更具有无意性、习惯性,但也更具有主观性和群体性。这种心理倾向带有强烈的主观好恶的情绪成分。对持有偏见的人来说,他认为他在坚持事实,在坚持真理,因而对于正确的意见往往很难采纳,因此对科学的发展常常起着很大的阻碍作用。

偏见既不是一个单纯认识论描述的过程,也不是一个单纯逻辑规律描述的过程,其中隐藏着非常复杂的心理机制,它与人的个性及与其相关的群体心理结构纠结在一起,使科学史工作者在探讨科学发展史时遇到极多的麻烦,很难准确地分析其真实发展过程。而且偏见由于具有非科学、非理性的特点,又可以说是愚昧的产物,这对习惯于和只强调从理性分析科学发展史的史学家来说,无疑又是一道不显眼的但却是不小的障碍。

当偏见逐渐成为一个群体的共同观念或信仰时,它就会沉淀于这个群体的深层文化结构和心理结构之中,形成特定的思想观点、思维方式和心理状态。这种情形在现代科学中各科学学派、各大实验室中常常会出现。但在科学史中,至少在物理学史中对于这种情形的研究却非常缺乏。

超导理论的发展为我们提供了极有益的范例,使我们可以借此了解偏见如何形成,以及它如何阻碍科学理论的建立和发展。

在超导电性现象发现后的24年间,物理学家们试图建立一种合适的理论以解释超导电性现象,但由于人们普遍有一种潜在的偏见,总是把研究方案限制在一种占统治地位的电磁理论——麦克斯韦方程中,因而无法提出正确的物理问题,结果所有这些努力都先后归于失败。

英国理论物理学家赫尔伯特·弗罗利希在一篇回忆文章中曾说:

……在超导电性的情形下,理论似乎已完全无用。因为1933年已经感到,物质结构的基本概念已有了充分的发展,应该足以解释它们的所有性质。而理论的这种明摆着的无用性,使人们普遍大为恼火……

因为建立超导微观理论而于1972年获诺贝尔物理学奖的美国物理学家约翰·巴丁(1908—1991)也曾在一篇文章中回忆说:

由于研究这个问题的许多理论家都遭到挫折,于是布洛赫开玩笑地提出了第二理论,即任何超导电性理论都是能够被驳倒的。

现在我们稍微详细地讨论一下这段历史时期,人们的偏见(和其他一些原因)是如何妨碍了正确理论的提出的。

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美国物理学家约翰·巴丁。

他因为研究晶体管和超导理论于1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖

低温超导研究的起始

荷兰物理学家洛伦兹是一位伟大的理论物理学家,荷兰还有一位年龄只比他小两个月的伟大实验物理学家,那就是号称“绝对零度先生”的卡末林·昂内斯。

1879年,昂内斯因论文《地球旋转的新证据》而成为荷兰格罗宁根大学的第一个物理学博士。1882年,29岁的昂内斯被任命为莱顿大学的物理学教授和莱顿大学实验室主任。当时,物理学正处于一个即将向现代物理转变的时代,人们对物理实验的重要性有了新的认识。年轻的昂内斯充分认识到这一点,所以他的就职演说题目是“定量测量在物理学中的重要性”,他指出:

物理学能创造出获得新的物质的手段,并且对我们的实验哲学思维有着巨大的影响,但只有当物理学通过测量和实验去夺取新的疆土时,它才会在我们今天社会的思维和工作中占有重要的地位。

他还说:

我喜欢将“知识来自测量”(door meten tot weten)作为座右铭写在每个物理实验室的入口处。

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荷兰物理学家卡末林·昂内斯。他因为超导研究获得1913年诺贝尔物理学奖

昂内斯不仅这么认识和这么说,而且在任职之后立即将他的信念付诸行动。他颇有远见地把实验室全部研究项目都集中到低温方面,虽然洛伦兹认为在低温方面研究不出什么新的奇迹来,并劝告昂内斯不要把精力过于集中于低温方面,但昂内斯有不同的看法。他不仅集中精力研究低温,而且颇有战略眼光地将莱顿物理实验室建立成为一个能大量存放液化氢气及其他气体的工厂和一个完备的实验室,使物理实验第一次由手工工场式的操作转向了具有工业规模型的研究场地。由于其设备复杂,到处是管道和泵,同事埃伦菲斯特教授开玩笑地说:“这个实验室简直成了‘啤酒厂’。”

1908年7月10日,昂内斯终于在实验室里,将最后一种“永久气体”(氦气)液化。所谓“永久气体”就是永远也不能液化的气体,氦就曾经被认为是永久气体。后来卡末林·昂内斯曾经激动地回忆说:

当我第一次看到似乎是幻想中的液氦时,简直有如奇迹降临。

这一实验的成功不仅有力地支持了分子运动论,而且使人类获得了一个新的低温:绝对温度4K左右。以后,他又试图利用减压降温法使液氦固化。此举虽未获成功,但通过这个方法他在1910年获得1.04K的低温,1920年又获得0.83K的低温。他在低温方面取得的巨大成就,使人类向绝对零度的进军迈出了关键性的步伐。

获得更低的低温,这并不是物理学家追求的唯一目的,人们还热切地希望研究在极低的温度时,物质的性质是否有什么改变。当时人们最关心的是,金属的电阻在新的低温区会有什么改变。

那时由于金属电子理论尚未建立,人们对金属电阻的研究虽取得一定成就,但其推论往往相互矛盾。德国物理学家能斯特(1864—1941,1920年获得诺贝尔化学奖)认为,纯金属电阻随温度降低而逐渐减小,当温度达到绝对零度时,金属电阻完全消失,变为“完全导体”。后来,英国物理学家开尔文(1824—1907)于1902年提出另一种看法:随着温度的降低,金属电阻将达到一个最小值,接着当温度达到绝对零度时,电子将“凝聚”到原子上,电阻值将趋于无限大,金属逐渐变为绝缘体。

两个人的意见竟然完全相反,这真是很有趣的事情。昂内斯最初同意开尔文的说法,并且说这一理论“在莱顿实验室,多年来都作为研究低温时金属电阻的指导理论”。但到底开尔文的说法正确与否,大家都不清楚,因为都没有实验的验证。

1908年,昂内斯和他的学生克莱用铂丝作样品,发现铂丝的电阻先是随温度下降而减小,但到4.3K以下时,电阻的变化趋于平缓。他们在一篇论文中讨论了这一现象。但是昂内斯怀疑自己的实验结果,认为实验中由于杂质对铂电阻产生了影响,才使得铂电阻在低温4.3K以下时与温度无关。

1911年2月,他又一次测量了铂和金在低温下的电阻,进一步发现在4.3K以下,铂电阻仍然是一个不变的常数,并不像开尔文说的那样经过一个极小值以后又增大,而且在绝对零度时也似乎不会变为零。但是他仍然坚持认为这个“常数电阻”实际上是杂质引起的,他说:

如果对杂质引起的附加电阻进行修正,那么绝对纯的铂电阻可能在氦的沸点处消失。

这一时期量子理论正在蓬勃兴起,于是昂内斯根据量子理论提出了一个的新电阻理论,指出纯金属电阻在绝对零度以上就会减小到零。

为了检验自己的新理论是否正确,昂内斯决定用水银进行测量,因为水银是当时能够得到的最高纯度的金属。1911年4月的一天,他让他的助手霍尔斯特进行这项实验。霍尔斯特在实验中发现,当温度降到4.2 K以下时,电阻突然消失了,这使他大为惊讶。昂内斯对这一实验结果既感到满意又感到有一些意外,满意的是实验结果似乎证实了他的新的电阻理论——纯金属电阻在绝对零度以上就会减小到零;不满意的是因为测量发现,在比他原来设想温度高许多的地方,水银电阻就急剧下降。

4月28日,他宣布了这一发现;29日,他将进一步实验得到的结果在第二篇论文《水银电阻的消失》中发表了。同年11月25日,他作了题为《水银电阻消失速度的突变》的报告,明确给出水银电阻随温度变化的曲线,他在报告中指出:

测量表明,从氢的熔点到氦的沸点附近,曲线显示出的电阻下降速度,与通常情形一样,是逐渐改变的。……在略低于沸点处,即从4.29K到4.21K之间也可清楚看出,电阻有同样的逐渐变化的趋势。但是在4.21K与4.19K之间,电阻却减小得极快,并在4.19K处完全消失。[1]

12月30日,这个报告以论文形式发表了。他把电阻发生突然转变时的温度称为“临界温度”(critical temperature)。

在这一时期,昂内斯还没有看出他的发现的普遍性,仅仅把它当作纯水银中发生的特殊现象。直到1913年9月,这时他虽然已经进一步发现不纯的水银“其电阻消失的方式和纯水银一样”(这一次使昂内斯大吃一惊,因为这个结果否定了他的电阻理论),并发现通过超导体的电流强度越大,超导转变临界温度就越低……他甚至还说:

水银进入了一个新状态,根据它特别的电性质,可以称之为超导态。

虽然提出了一个崭新的名词“超导态”(superconductive state),但他仍然不清楚超导态是物质的一种普遍性质,还是只有水银才具有的一种特性。所以在这年9月于芝加哥召开的第三届国际制冷大会上他还说:

还有一个小疑问,如果能够得到纯金和纯铂,不知在液氦温度下它们能否进入超导态?

偏见变成了迷信

1913年12月11日,昂内斯在他的诺贝尔演讲中,面对超导现象出现的许多新问题,提出了一个他认为最妥当的办法:

与其让自己陷入如何用量子理论来解释超导现象,我宁愿用超导去研究一个实验问题。根据一般电子理论,人们发现在常温下电子的自由程与分子的大小相当,而在超导状态下可达1米。

把超导看成是自由程(free path)[2]的变化,而不看成是一种相变(phase transition)的过程,这是昂内斯的一个极大的错误,影响了他的实验室此后的继续研究,使得本来应该领先的超导研究优势被别的实验室夺走。直到1933年他才彻底改变。

这一偏见的形成有一定的实验上的原因:人们曾试图找出相变,但昂内斯和开索姆(1876—1956)曾利用X光衍射实验证明,物体进入超导态后晶体结构没有发生变化,也测不出相变时应该出现的转变热。

除了实验上的原因以外,也与另一个迷信——“冻结磁场”(frozen-in magnetic field)——有极大关系。所谓“冻结磁场”指的是在没有电阻的情形下,金属样品内部的磁场分布再不会因外部变化而变化了,因而可以被看成是“冻结”了。“冻结”的物理意义就是:外部磁场的任何变化,都不会使超导体内部磁场发生任何变化。

这一见解起因于过分相信经典电磁理论。因为根据麦克斯韦方程我们可以方便地得到“冻结磁场”。

总的说来,这些都是起因于人们总是想把超导这种反常的发现用已有的电磁学理论来解释。在很长一段时间里,人们没有把超导电性看做是一种“崭新的”现象,而只把它看做“通常”导电性的“极端情形”,并认为超导体仍然会保留金属在常温下具有的磁学性质。

实际上当时也有人认识到,超导态代表的热力学“相”(phase)应该不同于金属正常态代表的热力学“相”。例如,法国物理学家保罗·朗之万(1872—1946)在1911年超导电性刚被发现时,就在第一届索尔维会议上提出,应该用热力学中的相变理论来处理超导电性,即用“正常相”和“超导相”之间的转变来描述这一新发现的过程。遗憾的是当时和后来很长一段时期内,没有人重视他的建议,也没有人按照他的思路去分析。

到了1924年,莱顿低温实验室的开索姆教授曾尝试用热力学中的相变理论来研究超导现象,但由于莱顿实验室受“冻结磁场”这一传统思想的严重束缚,他的这项理论研究没有引起实验室同行们的注意,甚至连《莱顿通讯》都没有按惯例收入。

由此可见,偏见一旦形成,再聪明睿智的人也会失去科学思考的本领。偏见常常缺乏宽容,容不得别人作尝试性的探索,但科学本身又恰恰总是尝试性的,并具有一定的局限性。偏见导致不能宽容别人作尝试性的探索,结果害人害己。这就是一个典型的例子。

开索姆当时已是教授,按理说他的理论研究应该有资格发表在《莱顿通讯》上,但主要因为偏见,他连这点资格都没有了。可见偏见一旦形成,它的力量有多大!

到20世纪30年代,开索姆进行了一系列实验研究,寻求超导理论的热力学基础。1930年12月,他和克卢修斯在测量液氦的比热容与温度的关系时,发现在大约2.19K处比热[3]有一跃变现象。由于其曲线变化形同希腊字母λ,根据埃伦菲斯特的建议,这一跃变点就称为λ点(lambda point)。进一步的测量表明,比热的这种变化同超导态向非超导态的转变恰好重合,而且阻碍超导电性产生的磁场也阻碍比热的变化。他们还发现,向超导态的转变与转变热无关(亦即没有潜热变化)。

埃伦菲斯特受到这一实验的启发,于1933年提出了热力学中的二级相变理论。在一级相变中,有相变潜热(如熔解热、汽化热等);在二级相变中,比热不连续,但没有相变潜热。后来,埃伦菲斯特的学生拉特格斯用二级相变理论来研究超导现象,得到了一个著名的拉特格斯公式。

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荷兰著名理论物理学家埃伦菲斯特,他是爱因斯坦的好友。

照片中左边为埃伦菲斯特,爱因斯坦膝上坐的是埃伦菲斯特的儿子

后来,开索姆和科克在实验测量中,发现测量结果与拉特格斯公式非常相符。这个事实已经强烈地暗示,用热力学来研究超导现象是有可能的。但遗憾的是,莱顿实验室的物理学家们仍然忽视这种强烈的暗示,被偏见缠绕得晕头转向、目光短浅、无法脱身。这种情形后来被莱顿低温学派的后起之秀亨德里克·卡西米尔(1909—2000)在一次回忆中尖锐地批评过:

当时有这样一种迷信,认为超导只是自由程的变化,而不是电子状态的变化,还迷信……冻结磁场。

但到1933年,情况开始变化了。卡西米尔说:

我们莱顿更年轻的一代,已经开始准备检验冻结磁场这个教条了。

在1983年出版的《偶然的现实》回忆录里,卡西米尔更明确地指出了当时的情形:

1933年,我刚从苏黎世回来,那时我倾向于怀疑冻结磁场的观点。我的妻子正准备看看,当锡柱在磁场中被冷却时,磁场分布实际上是否保持不变。

正在这时,德国物理学家沃尔特·迈斯纳(1882—1974)和奥森菲尔德公布了他们的发现。于是形势急转直下。

偏见和教条终于被打破

正如卡西米尔所说,要想打破超导研究沉闷、绝望的境况,必须从检验“冻结磁场”这一教条是否正确开始;然而,这又有待于观测超导体在冷却时,其磁场分布是否真被“冻结”而不发生任何变化。

其实超导体的磁性质早就使昂内斯感到疑惑不解。1913年,当昂内斯想到超导电性的实际应用时,曾设想将超导线圈用于制造磁场强、热耗小的电磁铁。因为一般电磁铁产生强磁场时,强电流会引起极大的热耗,而超导线圈由于没有电阻,岂不大大减小甚至不产生热耗?但实验结果使他大为失望:当他增大线圈中的电流时,超导电性竟自行消失;磁场强度最多只能达到600高斯(百分之几特斯拉),这比普通电磁铁产生的磁场强度(十分之几特斯拉)还小许多。

对于(一定强度的)磁场能够破坏超导电性这一磁性质,昂内斯既感到失望又感到迷惑不解。因为他一直把超导体看成是理想导体,从这一前提出发必然得出磁场冻结,超导体内的磁通量也因而必然不会改变。结果昂内斯不仅不能理解上述实验结果,更遗憾的是在20来年的实验和测量中,竟然错过了迈斯纳效应这一重要效应的发现。

1930年,荷兰物理学家旺德尔·德哈斯(1878—1960)、沃格德在实验中有了新的发现,这一发现被德国物理学家马克斯·劳厄(Max von Laue,1879—1960,1914年获得诺贝尔物理学奖)解释为:具有超导电性后,外磁场不能穿透导体,否则会形成一个无限大的电流。

劳厄对德哈斯实验结果的解释在超导初期发展史上占有重要地位。劳厄在《关于我的工作的自述》一文中写道:

……(我的新解释)为迈斯纳的进一步的实验和他的重大发现开辟了道路,这个发现揭示了一个超导体会从它的内部排除任何磁场……

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德国物理学家劳厄。他对超导研究作出了很重要的贡献

劳厄的不同于莱顿学派的解释立即被迈斯纳接受,结果迈斯纳在他的实验室里作出了莱顿实验室20多年来没有作出的重大发现,尽管莱顿实验室的低温技术力量比德国的强大得多。更加值得叹息的是,本来可以作出同样发现的荷兰物理学家由于坚持迷信“莱顿的教条”,宁愿用冻结磁场解释他的实验结果,拒绝接受劳厄的解释,结果他们失去了作出重大发现的机会。这是多么遗憾啊!

1933年秋,当时在柏林唯一的一个低温实验室工作的迈斯纳和奥森菲尔德,由于接受了劳厄新的解释,在1933年10月他们得到了惊人的发现:在正常和超导两种情况下,磁场的分布大不一样。单晶只要一进入超导态,它周围的磁场分布就会立即发生根本性变化,磁力线迅即完全被排斥到单晶之外。

但迈斯纳毕竟是实验物理学家,他还不能因为一个实验而明确肯定超导体中磁场为零是普遍情况。这时,正在用热力学方法讨论超导相变的荷兰物理学家戈特立即对迈斯纳的发现作出反应。在迈斯纳发表论文后几个星期,戈特就在英国《自然》杂志上发表论文指出,超导体内磁场等于零是超导体的一个普遍特征,并认为这一效应澄清了以前用热力学处理超导现象所未能解决的基础问题。他写道:

因为磁场强度不等于零的超导态并不存在,这样,在热力学处理中要求磁场强度等于零的条件,并不会使其失去普遍性。

迈斯纳的发现是无法用零电阻(理想导体)来解释的,换句话说,超导体既是一种理想的抗磁体[4],又是一种理想的导体。这种超导体的完全抗磁性现在称为“迈斯纳效应”(Meissner effect)。

迈斯纳效应发现后,整个超导理论立即就出现了根本性变化。偏见和教条终于被打破,冻结了20多年的理论探索终于像打破了坚冰的航船,再次起航。此后,超导唯象理论迅即被建立起来。

理论决定我们能观察到的东西

莱顿实验室在昂内斯的领导下,从20世纪初就一直在超导研究中处于领先地位,他们不仅有世界最先进和最庞大的低温技术设施,而且形成了一个强大的低温学派。随便数一下,除昂内斯以外,对超导作过重大贡献的莱顿学者就有开索姆、戈特、卡西米尔、德哈斯等人,但这么一个强大的实验室和学派却长时期在完全可能发现重要的迈斯纳效应的情形下,一直未能发现它,结果被低温技术相对落后的德国物理学家所发现。这其中的原因是颇值得研究和思考的。

约里奥在本来可以发现中子的情形下,却让卡文迪什实验室的查德威克占了先,夺走了发现的优先权,并失去了获得诺贝尔物理学奖的第一次机会。这时他曾感慨万千地说:

具有悠久传统的老实验室总是蕴藏着宝贵的财富……深入这些老实验室工作人员的思想里往往会结出丰硕的果实。

这句话有一定的道理,但我们也应该看到,老实验室和老学派固然有宝贵的思想熏陶着它的每一位成员,但久而久之它也常常会散发出一种带陈腐味的保守气味。这种陈腐落后的保守性迟早还会演变成坚硬的冻土层,像冻结磁场一样将一切创造性思想都冻结起来。为什么科学史上很多学派在其极盛期之后都会栽跟头呢?其原因大概就在于此。

莱顿低温学派除了冻结磁场这一教条吓唬和束缚住了这个学派的许多有作为的物理学家之外,昂内斯的“知识来自测量”这一口号也起了很不利的作用。对此,身为莱顿学派一员的卡西米尔可以说体会最深刻,并深知其不良影响。他多次批评过这一口号,在他写的《超导性》一文中指出:

……昂内斯提出的口号“知识来自测量”对莱顿实验室的物理研究产生了不好的影响。我不是说不应该测量,测量是必需的,但这样的口号促使人们只注意测量而不注意观察。最好是当你知道你要测量什么时候再去测量,在你还不知道某一现象存在之前,你不能测量。所以,过去那种倾向,即不去进行可能导致某些新现象的观察,只考察比热容、蒸气压和电阻等熟知的性质,在十分局限的条件下去作一长串的测量。这对于发现新效应来说,并不是最好的方式。

有一次他还颇幽默地说:

“知识来自测量”这个口号在荷兰文(door meten tot weten)中倒是十分押韵,但我相信这押韵的口号对荷兰物理学家产生了相当有害的影响。

卡西米尔的这段反省和批评应该说是很有见地的。在20世纪30年代前后,物理学家中有不少人像昂内斯那样,过分强调定量的测量,而不重视定性的观察,更不注意理论、假说和测量的相互依存关系。不少著名科学家在这方面吃过苦头。这种认识自然的方法和见解多半是19世纪末和20世纪初实证主义留下的阴影所造成的。到了20世纪研究对象转向微观和宇宙领域时,这种方法的局限性和危害性日渐显著。

费米有一次对他的学生说过一句话,作为卡西米尔的话的注解可以说是十分合适的。他说:

你可能会发现你的观点与理论一致,那你完成的是一次测量;如果你有幸发现它们不一致,那你做的是一次实验(You may find agreement with theory;then you have carried out a measurement.But if you are lucky you will find disagreement,then you have done an experiment)。

费米的这句话实际上涉及测量与理论之间的关系了,它与爱因斯坦对海森伯说的一句话有相同之处。有一次,爱因斯坦对海森伯过分强调可观察量在物理发现中的作用表示忧虑,他说:

在原则上,试图单靠可观察量来建立理论那是完全错误的。实际上恰恰相反,是理论决定我们能观察到的东西。……观察是一个十分复杂的过程。……在我们能够宣称已经在最低程度上观察了任何东西之前,我们必定能够说出自然界是怎样起作用的,必定至少用实践的语言知道了自然规律。只有理论,即只有关于自然规律的知识,才能使我们从感觉印象推论出基本现象。

没有尝试性和探索性的假设(或假说),我们几乎什么也观测不到。昂内斯之所以发现超导电性,实际上也是根据在测量之前就已经有了的一些对的或后来被证明是错了的假设。当然,是测量最后决定了哪一个假设是正确的,但如果事先没有形成一定看法,那恐怕连测量本身都不会提出。因此,过分夸大测量在获取知识方面的作用是很有害的。我们不仅仅需要定量的测量,我们还需要作大量定性的观察,更需要在测量、观察之前和过程中,经常提出探索性和尝试性的假说。

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荷兰物理学家卡西米尔

我们回忆一下1900年普朗克量子理论产生的过程,就会深深理解到费米和爱因斯坦的见解的合理性。那时,德国柏林的理论物理学家和实验物理学家们合作得多么协调!理论物理学家一提出新的辐射定律,实验物理学家马上用实验进行测量检验;测量的结果又迅即反馈到理论物理学家那儿去,理论物理学家根据测量结果马上修改已有的假说。正是这种非常成功的合作,黑体辐射研究才在德国取得非常迅速的进展。人们几乎可以说量子理论必然诞生于德国的柏林。

迈斯纳在德国发现超导体完全抗磁性,简直可以说是重复了黑体辐射研究的过程:劳厄提出理论上可能的解释,迈斯纳根据理论设计新实验进行观察;发现了新现象之后又立即进行精确测量,结果迅速解决了莱顿实验室20多年未解之谜。

痛定思痛,卡西米尔后来三番五次批评昂内斯的错误口号。

【注释】

[1]氢的熔点为-259.2℃(即13.95K),氦的沸点为-268.6℃(即4.55K)。

[2]自由程即电子在运动时不与其他电子碰撞而自由运动的路程。

[3]比热(specific heat),是单位质量的物体改变单位温度时所吸收(或释放)的内能。比热是描述物质热性质的一个物理量,一般用c表示。

[4]将一块超导体放入外磁场中,超导体内磁场强度永远为零。超导体是完全的抗磁体(diamagnet)。