什么是超导？超导是如何被发现的？超导发现过程中都发生了哪些有趣的故事呢？人们是如何利用超导的？……《超导简史》这本书将为您揭秘。
新书信息
超导简史
刘兵 著
上海科学技术文献出版社
ISBN：978-7-5439-8139-3
2020年8月
《超导简史》以历史发展为线索，从超导电性的发现、超导理论的发展、超导体的应用、超导体的探索四部分深入浅出地介绍超导。《超导简史》紧紧围绕“超导”这一主题展开，结构清晰，内容丰富，语言生动，图文并茂，将超导的前世今生娓娓道来，帮助读者叩开超导的门与道。
本书将一个个历史事件串起超导发展简史，看超导史上的璀璨之星如何叩开超导的门与道：
1
经典畅销书升级版，内容重新修订，跌宕起伏、激动人心的故事，再现超导发展风云录。
2
上海科技专著出版资金资助图书。
3
清华大学教授刘兵扛鼎之作。
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近百幅手绘图、科学实验示意图、珍稀高清照片，拉近你与超导的距离。
5
真实、有趣的超导史，超导基础概念的接受史，超导科学家的江湖史。
作者介绍
刘兵，清华大学人文学院科学史系教授，博士生导师，研究领域为科学史、科学哲学、科学文化传播等。出版有《克丽奥眼中的科学》等16种专著，《刘兵自选集》等10种个人文集。其中著作《剑桥流水》曾获国家图书奖。
精彩试读
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叩开低温世界的大门
——几个实验带来的惊喜
谈到低温，人们最先想到的，也许是像用冰箱来冷冻食品之类。从古代开始，人们就已经在生活中利用某些手段来创造一些比通常的环境更“冷”一些的场所。例如，在我国西周初期，人们就已经在冬季把天然的冰贮存起来，到夏季时好用它来冷藏食物等。不过，我们要讨论的与超导相关的低温，正像前面所讲的那样，要远比这种利用天然冰等手段降温达到的温度“冷”得多。这种低温的达到，是与科学家们研究气体的液化密不可分的。
在我们周围，所见到的物质一般不是固态，就是液态或气态，物质的这几种状态是可以相互转化的。当满足一定的条件时，气体就会变成液体，这一过程叫作气体的液化。改变气体的压力和温度可使气体液化。
18世纪末，一位叫马伦的荷兰科学家为了验证当时已知的玻意耳气体定律是否适用于所有的气体，做了一系列实验。当用氨气做实验时，他发现：在不断增加压力时，氨气变成了液体。马伦的实验引起了人们的极大兴趣。于是，科学家们采用不同的气体，试图用增加压力的方式使之液化。但在当时所能达到的压力极限内，有若干种气体始终不能变为液体。转眼间，到了19世纪，法拉第（M.Faraday）的一项实验又给人们带来了新的希望。
法拉第
1823年，法拉第做了这样一个实验：他把一些氯化物封在一个弯曲的玻璃管中，并对管内的氯化物加热。出人意料的是，在玻璃管的冷端出现了一些像油滴一样的液体。这些微小的“油滴”就是液化了的氯气。由此，法拉第总结出，加热使氯化物分解出氯气并使氯气的压力增加，从而使氯气液化。而液化了的氯气只出现在玻璃管的冷端，这表明压力和温度对气体的液化都有重要影响。
法拉第的氯液化装置示意图
后来，在担任了英国皇家研究所实验室主任后，在1826—1845年，法拉第改进了这个实验，将玻璃管的冷端浸泡在更冷的混合物中。利用这种方法，他将绝大多数气体液化，例如，二氧化碳、硫化氢、氯化氢、二氧化硫、氨气等。但是，这还不能使人完全满意，因为仍有几种气体，包括氧气、氮气、氢气、一氧化氮、一氧化碳、甲烷，以及后来才发现的氦气，一直不能被液化。在当时，人们把这些不能被液化的气体称作“永久气体”。
焦耳
法拉第之后，不论在理论上还是在实验上，科学家们对于气体的性质的研究都逐渐深入。例如，1852年，在热力学研究中做出了重要贡献的英国物理学家焦耳（J.P.Joule）和汤姆孙做了一项重要的实验。他们的设计是：在一根管子的内部放置一个用棉花之类的东西做成的多孔塞，它能够让气体通过，但又带来阻力，再在管子的外面，包上一层像石棉之类的绝热物质。在实验中，用气体压缩机使塞子的一侧维持较高的压力，而由于多孔塞的存在，塞子的另一侧气体的压力较低，于是，气体不断地从高压的一侧经过多孔塞流向低压的另一侧。气体流到低压的一侧，由于压力突然降低，气体的体积也就必然膨胀。当气体在管子内的流动达到稳定状态时，分别测量多孔塞两侧气体的温度，就会发现，大多数流过多孔塞的气体，温度都会降低。这就是焦耳—汤姆孙效应。不过，令人困惑的是，少数像氢气这样的气体，当时在经过多孔塞后，温度反而有所升高。后来，人们认识到，当时的实验是在室温下做的，而各种气体都存在一个转换温度。如果实验的温度再低些，处在转换温度之下，则气体经过多孔塞之后，温度就都会降低。焦耳—汤姆孙效应的发现，使科学家们利用气体来获得低温有了实验的依据，这也是很长一段时间获得低温的最基本的方法之一。
焦耳和汤姆孙的多孔塞装置示意图
文 | 刘兵
（本文节选自《超导简史》第一章）
来源：上海科学技术文献出版社