环球物理|【科学难题】史上曾被认为不可能的十大科学难题全被实现( 三 )
在以后的50年时间里 ， 科学家陆续发现了很多超导材料 ， 并对它们进行了研究 。 1957年 ， 约翰·巴丁、利昂·库珀和约翰·施里弗提出了有关超导材料的完整理论——“BCS”(取每人姓氏的第一个字母进行组合)理论 ， 详细解释了标准超导体的特性 。 根据“BCS”理论 ， 超导材料中的电子以所谓的“库柏对”形式移动 。 如果一个“库柏对”结合得足够牢固 ， 便可经受住材料中原子的任何影响 ， 进而实现零电阻 。 然而 ， 这一理论也指出 ， 只有在极低温度下才能产生零电阻现象 ， 此时的原子只出现细微振动 。
在1986年发表的一篇著名论文中 ， 约翰尼斯·格奥尔格·贝德诺尔茨和卡尔·亚历山大·穆勒报告说 ， 他们发现了一种可在最高35开氏度情况下具备超导性的材料 ， 这种材料的发现改变了超导体家族的面貌 ， 二人也因此获得第二年的诺贝尔物理学奖 。 在此之后 ， 贝德诺尔茨和穆勒又发现了可在更高温度下具备超导性的材料 。 迄今为止 ， 可观察到的最高温度(在压力情况下)为164开氏度 。 但在科学研究突飞猛进的今天 ， 这一纪录也许保持不了多长时间 。
发现黑洞存在
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如果得知基本黑洞理论早在1783年便被首次提出的话 ， 那些认为黑洞属于未来派或者现代派想法的人可能会大为惊讶的 。 当时 ， 地质学家约翰·米契尔在写给皇家学会的一封信中提到了黑洞 。 他指出 ， 如果一颗恒星拥有足够大的质量 ， 一个从无限高度向它坠落的天体将获得更大的表面速度——甚至超过光速 ， 从类似这样一个天体发生的所有光线都会因自身引力原路返回 。
然而 ， 在整个19世纪 ， 存在黑洞一度被视为一个太过荒谬而可笑的想法 ， 原因在于：物理学家认为光是一种以“以太”为媒质的波 ， 可以被假定为无质量 ， 因此对引力具有“免疫性” 。 直到1915年爱因斯坦提出著名的广义相对论 ， 科学家才不得不严肃对待黑洞理论 。 根据爱因斯坦相对论的一个重要预测 ， 光线会因引力影响发生弯曲 。 此后 ， 阿瑟·埃丁顿对日食时的恒星位置进行了测量 。 测量结果显示 ， 它们发出的光线因为太阳引力发生弯曲 ， 但受当时使用的设备限制 ， 观察到的弯曲效应幅度太小 ， 因此并不可靠——有关黑洞存在的理论是后来正式得到公认的 。
相对论确立后 ， 黑洞便成为一个严肃的课题 ， 苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡等理论学家都详细阐明过它们的特性 。 在此之后 ， 天文学家便开始寻找黑洞踪影 。 越来越多的证据证明 ， 黑洞与宇宙中很多星系(包括银河系在内)中央的天体具有相似性 ， 它们是产生高能宇宙射线的最大天体 。 然而 ， 争论并没有完全停止 。 2007年公布的一个有争议的计算结果显示 ， 在恒星塌陷成黑洞过程中 ， 大量物体被抛出“母体” ， 由于质量减少 ， 它们不可能形成真正的黑洞 。
创建力场
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创建力场是科幻小说中的一个经典段落 ， 由于“等离子窗”的发明 ， 创建力场最终于1995年成为一种现实 。 “等离子窗”由布克海文国家实验室的阿迪·赫什科维奇一手设计 ， 它可以利用磁场让一个小空间充满等离子体或者离子化气体 。 赫什科维奇和Acceleron公司共同开发的“等离子窗”被用于降低电子束焊接的能耗 。
“等离子窗”拥有绝大多数与力场有关的特性 。 它能有效阻隔物质 ， 可以充当真空与大气间的一道屏障 。 此外 ， 它允许激光和电子束畅通无阻地穿过；如果将氩气作为等离子的工作气体 ， 它甚至可以发出蓝光 。 唯一的缺点就是需要巨大能量才能产生任何尺寸的“等离子窗”——当前的样品都是一些小个子 。 从理论上说 ， 研制更大“等离子窗”的可能性是存在的 。
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