高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)論文

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1986-1987年間在超導(dǎo)研究領(lǐng)域中出現(xiàn)的重要突破，在世界性的范圍帶來了科學(xué)史中罕見的激烈競爭。至今，在拉開了7年“歷史距離”之后，關(guān)于這段歷史，許多當(dāng)事人和一些記者已發(fā)表了不少著述，但其間說法不一致之處頗多，而前幾年科學(xué)史家撰寫的這段歷史，限于當(dāng)時可得的材料，現(xiàn)在看來也不夠詳盡和全面。[2]基于現(xiàn)有的資料，以及筆者近來對中、日、美參與了當(dāng)時工作的帶頭科學(xué)家所作的訪談，本文將首先回顧有關(guān)歷史背景，然后對從1986年突破出現(xiàn)到1987年初液氮溫區(qū)超導(dǎo)體最初發(fā)現(xiàn)的歷史重新進行梳理，并在最后對此段競爭中出現(xiàn)的若干問題進行簡要的討論。

一、背景與突破的開端

幾十年來，阻礙超導(dǎo)電性得以廣泛應(yīng)用的最重大的障礙之一，就是已知超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc）太低。雖經(jīng)眾多科學(xué)家在此方向的多年努力，但自從1973年在鈮三鍺中發(fā)現(xiàn)23K的臨界轉(zhuǎn)變溫度之后，這一紀錄一直保持了13年之久。如此之低的溫度，通常要用代價昂貴的液氦手段才能獲得，而對液氮溫區(qū)（77K以上）超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，則似乎成了一個難以實現(xiàn)的夢想。超導(dǎo)研究一度曾處于低潮。但是，1986年，轉(zhuǎn)機終于出現(xiàn)在對氧化物超導(dǎo)體的研究中。

在國際商業(yè)機器公司（IBM）蘇黎世研究實驗室工作的瑞士科學(xué)家繆勒（A.Müller）可以說是超導(dǎo)研究領(lǐng)域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美國的一家研究實驗室作休假研究時，才接觸到了超導(dǎo)問題，并對氧化物超導(dǎo)體的研究產(chǎn)生了興趣。1964年，人們發(fā)現(xiàn)了第一個氧化物超導(dǎo)體，即鍶鈦氧化物，但Tc只有0.3K。1975年由斯萊特（A.W.Sleight）等人發(fā)現(xiàn)的Tc為14K的鋇鉛鉍氧化物超導(dǎo)體，雖然吸引了若干科學(xué)家的注意力，但一時也未再有更驚人的進展。1983年夏，繆勒邀請并說服了在同一實驗室工作的貝德諾茲（J.G.Bednorz）一起進行研究，雖然對更年輕些的貝德諾茲來說，高溫超導(dǎo)體的探索是不易有成果因而頗具“風(fēng)險”的，但他還是在完成其他主要工作之外的業(yè)余時間與繆勒一道從事這項工作。

繆勒和貝德諾茲的最初設(shè)想是，在某些具有可導(dǎo)致畸變的所謂Jahn-Teller效應(yīng)的氧化物中進行尋找。在二年多的時間里，他們先研究了鑭鎳氧化物系統(tǒng)，但沒有成功。1985年，在讀到了法國科學(xué)家米歇爾（C.Michel）等人對鋇鑭銅氧化物所做的研究后，他們又將注意力轉(zhuǎn)向了這種含銅的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他們在自己制備的鋇鑭銅氧樣品中，利用電阻測量觀察到了30K左右的起始轉(zhuǎn)變溫度。[4]這是一個絕對令人興奮但又有些難以置信的結(jié)果。但為了保險起見，經(jīng)驗豐富的繆勒還是堅持繼續(xù)重復(fù)實驗，直到4月中旬，他們才向《物理學(xué)雜志》送交了論文。該論文于4月17日為雜志收到，論文被謹慎地題為“鋇鑭銅氧系統(tǒng)中可能的高Tc超導(dǎo)電性”。[5]由于要進一步確認他們發(fā)現(xiàn)的是超導(dǎo)電性，除電阻測量之外，尚需測量其樣品的邁斯納效應(yīng)，但當(dāng)時他們手頭甚至沒有可用的儀器。定購的儀器到8月份才到貨。[6]貝德諾茲和繆勒迅速調(diào)試好儀器，果然進一步的磁測量支持了他們原來的結(jié)論，當(dāng)報道新結(jié)果的第二篇論文寄到《歐洲物理快報》時，已是10月22日了。[7]

在超導(dǎo)史上，曾多次有人宣稱發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)體，但最終均以結(jié)果無法為他人所重復(fù)或被證偽而告終。由此大多數(shù)科學(xué)家對大多數(shù)發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體報道總是傾向于持懷疑的態(tài)度。很自然地，與對待重大科研發(fā)現(xiàn)的常規(guī)作法不同，貝德諾茲和繆勒除了送交論文去發(fā)表之外，他們沒有再以任何其他的方式來公布這項劃時代的成果。當(dāng)然，據(jù)一份文獻所講，在等待測量邁斯納效應(yīng)的儀器到達的這段時間中，他們曾有少數(shù)幾次向為數(shù)不多的人介紹其工作，但聽眾的反應(yīng)“充其量只是不冷不熱”而已。[8]他們的第一篇文章直到9月份才正式發(fā)表（而他們第二篇關(guān)于磁測量的論文的問世已是1987年的事了），因此，在經(jīng)過了半年之后，廣大的物理學(xué)界才有可能了解其工作。

按照貝德諾茲和繆勒原來的估計，別人對他們的工作的證實和接受恐怕至少要用2－3年的時間。[9]此時，貝德諾茲和繆勒在超導(dǎo)物理學(xué)界并不是知名人物，其論文所發(fā)表的雜志也算不上是發(fā)表超導(dǎo)研究工作的最權(quán)威刊物，再加上歷史上的教訓(xùn)，大多數(shù)超導(dǎo)物理學(xué)家或是并未留意到其工作，或是持懷疑態(tài)度。但是，在中國、日本和美國，畢竟有少數(shù)科學(xué)家敏銳地迅速抓住了這一難得的機會，正是由于他們的證實和進一步研究，使得事態(tài)后來發(fā)展的速度遠遠地超出了貝德諾茲和繆勒原初的預(yù)期。

二、反應(yīng)

9月底，中國科學(xué)院物理研究所的趙忠賢在物理所圖書館中讀到了貝德諾茲和繆勒剛剛發(fā)表的文章。[10]基于長期研究高溫超導(dǎo)的背景，趙忠賢在回憶當(dāng)時的想法時說：“我認為繆勒的想法是有道理的。盡管對于真正的機制至今也不清楚，但我認為存在Cu3+與Cu2+之間的巡游電子將導(dǎo)致具有Jahn-Teller效應(yīng)的Cu2+與無Jahn-Teller的Cu3+交替變化，從而將有利于造成很強的點陣不穩(wěn)定，而又不引起結(jié)構(gòu)相變。這將有利于超導(dǎo)體的臨界溫度。”[11]正是根據(jù)這種將結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定與高溫超導(dǎo)相聯(lián)系的推理，趙忠賢相信了貝德諾茲和繆勒的結(jié)果，馬上找人聯(lián)系和籌備，于10月中旬和陳立泉等人合作開始了研究工作。同時，他也將自己的看法通知了國內(nèi)外的一些同事。

在日本，反應(yīng)也同樣迅速而且更富于戲劇性。9月份，日本電子技術(shù)實驗室的科學(xué)家就獲得了消息，而且試圖重復(fù)貝德諾茲和繆勒的實驗，但沒有成功。[12]10月4日，在一次由文部省組織的關(guān)于超導(dǎo)材料的會議上，日本大學(xué)的關(guān)澤和子將貝德諾茲和繆勒文章的事告訴了同在參加會議的東京大學(xué)的北澤宏一，但后者并未相信這是真的，只是隨后將此事隨便地告訴了同事而已。直到11月初，他手下的研究助理高木英典找到了內(nèi)田慎一和北澤宏一教授，建議將重復(fù)貝德諾茲和繆勒的工作作為本科生畢業(yè)論文的課題，因當(dāng)時本科生已完成了研究生入學(xué)考試，正準備開始做論文。北澤宏一雖然同意，但他此時甚至忘記了論文的出處，再度查尋找到后，他建議用更簡單的方法來合成材料。[13]實驗從11月6日開始，出人意料之外的是，僅僅在11月13日，北澤宏一就接到了高木英典的電話，得知本科生金澤尚一已成功地用磁測量證實了貝德諾茲和繆勒的結(jié)果。此后，東京大學(xué)的研究工作才迅速全面展開。而金澤尚一也被人們類比灰姑娘而稱為“灰小子”。[14]這是國際上第一次對貝德諾茲和繆勒的工作的獨立證實。11月19日，該研究小組的負責(zé)人田中昭二在日本舉行的一次全部由日本人參加的會議上，首次簡要地報告了他們的工作，由此迅速地引發(fā)了日本對高的高溫超導(dǎo)體研究的熱潮。[15]他們首篇報道對鋇鑭銅氧高溫超導(dǎo)體（其樣品起始轉(zhuǎn)變溫度約為30K）的邁斯納效應(yīng)測量的論文，于11月22日為日本的《日本應(yīng)用物理雜志》收到。[16]11月28日的《朝日新聞》對此也作了報道，將這一消息傳向了世界。在此之前，東京大學(xué)工業(yè)化學(xué)系的另一個研究小組致力于新材料的研究，該小組的岸尾光二等人于12月18日發(fā)現(xiàn)了鍶鑭銅氧和鈣鑭銅氧的超導(dǎo)電性，雖然后者的轉(zhuǎn)變溫度只有18K，但鍶鑭銅氧卻達到了37K的起始轉(zhuǎn)變溫度和33K的零電阻溫度。他們還以笛木和雄教授的名義在12月23日遞交了專利申請，這也是世界上第一份關(guān)于高溫超導(dǎo)材料的專利申請。[17]有關(guān)的論文于11月22日也寄交到了日本的《化學(xué)快報》[18]

在美國，是休斯頓大學(xué)的朱經(jīng)武領(lǐng)先一步。11月6日，朱經(jīng)武才首次讀到了貝德諾茲和繆勒的論文，雖然在時間上要晚于中國和日本的科學(xué)家，但他立即召集了手下的研究人員，并宣布，停下一切工作，馬上開始對鋇鑭銅氧超導(dǎo)體的研究。[19]至于他相信的理由，在訪談中，他承認當(dāng)時在物理上并沒有什么推理，“我們當(dāng)時一直在做鋇鉛鉍氧化物，我們一直覺得在氧化物里搞超導(dǎo)是很有希望的，所以我們一看到他們的文章就絕對相信，雖然當(dāng)時那些報道的結(jié)果量的還不是那么仔細。”[20]他們的工作準備進展迅速，兩三天內(nèi)就開始了實驗。到11月下旬，休斯頓小組得到了肯定的結(jié)果。在11月25日，他們甚至在鋇鑭銅氧樣品中觀察到了73K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，雖然這結(jié)果并不穩(wěn)定，在第二天就消失而無法再現(xiàn)了，但這一跡象無疑更增強了他們的信心，成了新的動力。

12月初，材料研究學(xué)會的秋季年會（簡稱MRS會議）在美國的波士頓召開，其中的超導(dǎo)討論會是在4－5日舉行。碰巧北澤宏一和朱經(jīng)武都參加了這次會議。據(jù)北澤宏一的回憶，或許是由于《朝日新聞》的報道，當(dāng)時關(guān)于日本研究高溫超導(dǎo)體的傳言已不脛而走。[21]當(dāng)他剛到達波士頓時，便有人詢問，他的回答是：“是的”，“非常有趣”。為此，他打電話給田中昭二，問是否可以在會上講此新材料，但因為當(dāng)時日本尚未確定新超導(dǎo)體的確切組分，田中堅持不要講。因此，12月4日，北澤宏一只是在報告中按原計劃講了關(guān)于鋇鉛鉍氧化物超導(dǎo)體的工作。后些，朱經(jīng)武亦是報告有關(guān)氧化物超導(dǎo)體的工作，但在發(fā)言的最后，他簡要地提到了休斯頓小組近來電阻測量的結(jié)果支持了貝德諾茲和繆勒的工作。這一消息的宣布當(dāng)即引起了與會者的興趣和疑問。在此情況下，北澤宏一也終于按耐不住，在對朱經(jīng)武報告的提問和評論時，上前宣布了日本科學(xué)家自10月以來對新超導(dǎo)體所做的電阻和磁測量的結(jié)果。因為有了日本對邁斯納效應(yīng)的測量結(jié)果，使得這一證實更為令人信服。于是北澤宏一被要求并安排在5日專門就日本的工作再作一報告。但此時他卻仍未得到田中的許可。適逢在日本時間4日的中午，日本方面最終確定了新超導(dǎo)體的組分，并在電阻測量中得到了零電阻溫度為23K的新結(jié)果，于是在預(yù)定的報告時間之前，通過頻繁的電話聯(lián)系，田中終于同意了讓北澤宏一報告。[22]在5日的會議上，北澤宏一全面地介紹了日本的工作。

利用高壓手段來研究超導(dǎo)也是朱經(jīng)武的長項。12日，朱經(jīng)武向權(quán)威的刊物《物理評論快報》寄出了關(guān)于在高壓下的鋇鑭銅氧中發(fā)現(xiàn)起始臨界轉(zhuǎn)變溫度為40K的論文。[23]在MRS會議上，朱經(jīng)武還找到了他原來的學(xué)生，在阿拉巴馬大學(xué)工作的吳茂昆，邀請他一起工作。12月14日，吳茂昆小組通過替換成分，在鍶鑭銅氧中發(fā)現(xiàn)了39K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。到12月的第三周，朱經(jīng)武領(lǐng)導(dǎo)的休斯頓小組在高壓下又將鋇鑭銅氧的起始臨界轉(zhuǎn)變溫度提高到了52.5K，并再次觀察到了70K超導(dǎo)的跡象。[24]關(guān)于這一新的結(jié)果的論文，于12月30日寄到了《科學(xué)》雜志。[25]與此同時，貝爾實驗室的卡瓦（R.J.Cava）等人也進展迅速地在鍶鑭銅氧中發(fā)現(xiàn)了36K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并在29日將論文寄到了《物理評論快報》。[26]雖然朱經(jīng)武等人的第一篇論文到達《物理評論快報》的時間要早了兩個星期，但由于被要求修改等的拖延，直到1月份才與卡瓦等人的論文相繼發(fā)表在同一期雜志上，但這也給了他們以機會，能夠在1月6日添加的附注中，提到了對70K超導(dǎo)跡象的觀察和吳茂昆小組對鍶鑭銅氧超導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)。12月30日，在休斯頓的新聞會上，朱經(jīng)武總結(jié)了前段的工作，也簡要提到了對70K跡象的觀察。[27]12月31日，在美國的報刊中，《紐約時報》首次報道了休斯頓大學(xué)和貝爾實驗室在高溫超導(dǎo)研究方面的最新進展，包括70K的可能。[28]

中國方面的工作這段時間相對慢了一些，但也很快地跟了上來。到12月20日左右，趙忠賢等人也已在鍶鑭銅氧中實現(xiàn)了起始溫度為48.6K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并在鋇鑭銅氧中看到了70K的超導(dǎo)跡象，遺憾的是70K的超導(dǎo)跡象也是在熱循環(huán)之后便消失而無法重復(fù)了。正是因為有了這個70K的跡象，所以他們并沒有象常規(guī)那樣地接著馬上就寫文章和做結(jié)構(gòu)分析，而是全力地試圖重復(fù)70K的超導(dǎo)。[29]直到1987年1月17日，他們有關(guān)鋇鑭銅氧46.3K和鍶鑭銅氧48.6K起始超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的研究論文才送交到《科學(xué)通報》。[30]但在12月27日，《人民日報》就報道了發(fā)現(xiàn)70K超導(dǎo)體的消息。[31]

三、躍上液氮溫區(qū)

在上面提到的工作中，除了貝德諾茲和繆勒的第一篇論文之外，其他工作的正式發(fā)表都是在1987年1月以后，但由于在會議上的宣布和新聞媒介的報道，發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體的消息早已傳遍世界。眾多科學(xué)家都已投身到研究中來，并向著更高的目標，即做出液氮溫區(qū)超導(dǎo)體而奮斗。競爭已趨于白熱化。

此時，朱經(jīng)武小組的工作仍處于領(lǐng)先地位。他們通過前段的高壓研究，認識到應(yīng)替換其他的元素，以及試做單晶，但一時又沒有成功。于是，朱經(jīng)武認為：“我們看看舊的日期，好早就已經(jīng)看到有70K的跡象，而且70K跡象產(chǎn)生時往往在多相的樣品中……所以我們決定找一個方法做一個樣品，使得它經(jīng)過熱處理之后里面有一個不同成分的分布。如果我們運氣好就可以看到高溫。所以就特別做了一個樣品，還是一個鑭鋇銅氧的樣品，然后我們就看到了高溫。這一個我記得很清楚，是元月12日。”[32]只是在第二天再測量時，結(jié)果又完全消失了。但就是在12日，朱經(jīng)武還是正式提交了一份關(guān)于許多氧化物，包括釔鋇銅氧在內(nèi)的超導(dǎo)專利申請，盡管此時，其中許多物質(zhì)還并未成功地做成穩(wěn)定的超導(dǎo)體。

作為朱經(jīng)武的合作者，阿拉巴馬大學(xué)的吳茂昆等人也在忙于新材料的研究。1月17日，吳茂昆手下的研究生阿斯伯恩（J.Ashburn）在一份家庭作業(yè)的背面草草地做了一項計算，在作了若干不同元素對晶格結(jié)構(gòu)和臨界溫度的影響的假定后，他的計算預(yù)言釔鋇銅氧將是最佳的超導(dǎo)體候選者。但當(dāng)時他們手頭沒有現(xiàn)成的釔，于是吳茂昆便去其他部門借了一些來。1月28日釔鋇銅氧樣品按計算的比例被合成。[33]1月29日下午，測量開始，在新合成的釔鋇銅氧樣品中，居然發(fā)現(xiàn)了起始轉(zhuǎn)變溫度達90K左右的超導(dǎo)電性（不過人們后來認識到這種超導(dǎo)體的組分與原初的計算預(yù)言并不一致）。吳茂昆立即通過電話將這一消息告訴了在休斯頓的朱經(jīng)武。到這天晚上時，阿斯伯恩又合成了更多的材料，其測量結(jié)果要更加理想。轉(zhuǎn)天，1月30日，吳茂昆和阿斯伯恩便帶著他們的樣品飛抵休斯頓，以便用那里更精密的設(shè)備來重復(fù)檢驗這一結(jié)果。[34]在休斯頓，這一結(jié)果果然被證實，又經(jīng)改變制備條件的進一步努力，2月5日，朱經(jīng)武便將兩篇有關(guān)的研究論文寄往《物理評論快報》，分別報道了在常壓和高壓下釔鋇銅氧的高溫超導(dǎo)電性。[35]這就是人們對液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的首次發(fā)現(xiàn)！

2月16日，在休斯頓舉行了新聞會。在會上，朱經(jīng)武宣布了發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的重要消息，但沒有公布新超導(dǎo)體的成分，并解釋說，細節(jié)要到3月2日《物理評論快報》上的文章正式發(fā)表時才能公開。[36]但出乎朱經(jīng)武預(yù)料的是，未經(jīng)他同意，休斯頓大學(xué)理學(xué)院的院長溫斯坦（R.Weinstein）將這一秘密泄露給了當(dāng)?shù)貓蠹埖挠浾摺．?dāng)天，在當(dāng)?shù)亍缎菟诡D紀事報》的報道中，也將新超導(dǎo)體的成分泄露了出去。[37]但幸運的是，幾乎沒有什么物理學(xué)家注意到這份地方報紙上的報道。

就在前后幾乎同時，在2月18－19日于日本伊東市舉行的一次討論氧化物超導(dǎo)體的會議上，鹿見島誠一宣布說，他在東京大學(xué)的同事水上忍領(lǐng)導(dǎo)的小組已發(fā)現(xiàn)了一種臨界溫度高達80K的新超導(dǎo)體。[38]但這種超導(dǎo)體的成分并未公布。實際上，這就是他們獨立于朱經(jīng)武等人發(fā)現(xiàn)的在液氮溫區(qū)之上的釔鋇銅氧超導(dǎo)體。他們的論文于2月23日寄到了《日本應(yīng)用物理》雜志，并于4月份才發(fā)表。[39]總的來說，除了北澤宏一在MRS會議上的宣布之外，日本科學(xué)家的工作大多是在日本國內(nèi)宣布的，而且其論文又正式發(fā)表得較晚，這在一定程度上影響了外界對日本工作的了解。

在中國方面，由于1986年12月底在鋇鑭銅氧中發(fā)現(xiàn)了70K的超導(dǎo)跡象，趙忠賢等人主要集中精力于重復(fù)這一結(jié)果，盡管當(dāng)時所里搞理論的人和一些年輕人提出了摻雜和替換元素的設(shè)想，但由于工作條件太差，燒樣品的爐子不夠，低溫測量也困難，便拖延了一些時間。[40]大約到1987年1月底，趙忠賢等人開始懷疑雜質(zhì)的問題。因為當(dāng)時做有70K跡象的樣品時所用的原料竟是從倉庫中找來的1956年公私合營工廠生產(chǎn)的，含有較多雜質(zhì)。而后來用較純原料做出的樣品，轉(zhuǎn)變溫度全在30K左右。于是他們堅持在多相材料中尋找，并替換其他成分。他們在與國內(nèi)外同行的交流中也曾就這些想法交換了意見。當(dāng)組里有人從《美國之音》中聽到了朱經(jīng)武在2月16日（美國時間）新聞會上宣布發(fā)現(xiàn)90K超導(dǎo)體的消息時，趙忠賢等人反而覺得減輕了壓力，因為這證明他們正在做的工作是有道理的。當(dāng)然，這里也有遺憾。[41]終于，2月19日，他們在釔鋇銅氧中發(fā)現(xiàn)了起始溫度高于100K，中點溫度為92.8K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。與以前不同，這一次，他們迅速地在第二天就將論文寫成并寄出，并辦理申請專利。《科學(xué)通報》于2月21日收到論文，[42]但專利申請卻沒有成功，因國外已申請在先了。

中國科學(xué)家此時的另一項明智決定是，在2月24日召開了新聞會，正式公布了趙忠賢等人的成果和新超導(dǎo)體的成分。2月25日的《人民日報》頭版刊登了這一消息。[43]這是首次對液氮溫區(qū)超導(dǎo)體成分的正式公布。

大約與此同時，刊有朱經(jīng)武等人論文的3月2日號的《物理評論快報》也提前在2月25日就為美國東海岸的許多實驗室所得到。在此情況下，2月26日下午，朱經(jīng)武在美國西海岸的加洲大學(xué)圣巴巴拉分校也宣布了新超導(dǎo)體的成分。[44]盡管如此，包括考慮到在《休斯頓紀事報》上刊載的非正式消息，在世界范圍內(nèi)，影響最大、流傳最廣的還是《人民日報》的報道。例如，正是在聽到《人民日報》報道的消息后，美國貝爾通訊實驗室的化學(xué)家特拉斯康（J-M.Tarascon）才想起自己早在1月3日就曾制備了5塊釔鋇銅氧樣品而從未對之做超導(dǎo)測試，此時，只經(jīng)幾個小時的測試，便發(fā)現(xiàn)其中竟有兩塊是超導(dǎo)的！有關(guān)的論文被趕在2月27日（周五，美國的周末）前送往《物理評論快報》編輯部，雖然信使沒能在下午5點關(guān)門前趕至，但他還是設(shè)法吸引了一位遲走的工作人員的注意，終于在論文上蓋上了2月27日收到的印跡，從而創(chuàng)下的論文送交速度的一項新紀錄。[45]

當(dāng)然，在第一種液氮溫區(qū)超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)的激勵下，更多的科學(xué)家隨后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多其他的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體，超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度不斷得到提高，對高溫超導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究也不斷深入，但限于篇篇幅，這就不在本文的討論范圍之內(nèi)了。四、競爭中的幾個問題

在如前所述的這段時間中，世界范圍內(nèi)探索高溫超導(dǎo)體的競爭的激烈程度，是科學(xué)史中罕見的。這里不僅在意識上有對諾貝爾獎之類榮譽的競爭，更有潛在的巨大商業(yè)價值的誘惑，競爭名次和優(yōu)先權(quán)的時間標度，甚至是以小時來計算的，而且已不是象通常那樣按的日期先后，各種大眾媒介亦成了重要的傳播手段。同時，在此特殊時期的科研競爭中，也出現(xiàn)了一些較有爭議、值得進行科學(xué)社會學(xué)家研究并且在科學(xué)史的敘述中所無法回避的問題。這里，擇其重要者作簡要討論如下。

首先是兩個在《科學(xué)》雜志上都曾有過討論的問題：一涉及朱經(jīng)武在遞交論文中對符號使用，[46]另一涉及公眾在榮譽上對工作參予者的承認。[47]

當(dāng)釔鋇銅氧液氮溫區(qū)超導(dǎo)體剛剛被發(fā)現(xiàn)時，朱經(jīng)武馬上就與《物理評論快報》編輯部聯(lián)系協(xié)商。為了防止泄密，他先是提出是否可不經(jīng)評審而發(fā)表，在這一要求被否定后，又提出是否可在論文中用星號來代替關(guān)鍵的化學(xué)信息，到排字前再補上正確的公式，這一要求又被再次否定了。最后達成的協(xié)議是，由作者和編輯共同認可（而不是象通常那樣對作者保密）的兩位評審人來評審。當(dāng)然，朱經(jīng)武堅持在論文正式發(fā)表前，論文中的信息絕不能泄露出去。[48]論文由秘書打印好后，用快遞分別向編輯部和評審人寄出，于6日便寄到收件人手中。四天之內(nèi)，兩篇論文就通過了評審并付排。除了再由朱經(jīng)武保留一份之外，組中的其他人都沒有看到論文。不過，這兩篇論文中數(shù)十處代表元素釔的符號Y卻被打印成了元素鐿的符號Yb，表示組分的數(shù)字系數(shù)1也被打印成了4。但不出幾日，果然有信息被泄露了出去，關(guān)于鐿的傳言四處傳播。關(guān)于打印錯誤是怎樣發(fā)現(xiàn)的，有不同版本的說法，但共同的是，直到2月18日論文馬上就要付印前，朱經(jīng)武才打電話給編輯部，說有打字錯誤并作了更正。

由多人論及的此事，可以分幾個方面來討論。首先，這是否真是一打字錯誤？按一位聲稱曾采訪過阿斯伯恩的作者的說法，據(jù)吳茂昆的學(xué)生阿斯伯恩的回憶，在休斯頓大學(xué)確曾有一次由朱經(jīng)武、吳茂昆和朱經(jīng)武的幾位學(xué)生參加的會議，討論為防止泄密而在論文中采用“打字錯誤”的事。[49]在訪談中向朱經(jīng)武問及此事時，朱經(jīng)武的回答是：“我現(xiàn)在還是不想作評論。因為不管你怎么講，人家都不相信你，人家想別的。我想以后大家會慢慢清楚的。”[50]其次，這一消息倒底是怎樣泄露出去的？當(dāng)論文在周四（2月4日）寄出后，周末傳言就甚至已傳到了歐洲！黑曾（R.Hazen）在其書中詳細地分析了多種的可能性，在各個環(huán)節(jié)中，至少有25人可能讀到論文，此外還有更多其他偶然泄密的可能，如編輯部的計算機登錄系統(tǒng)防范也并不嚴密而有可能讓他人通過計算機聯(lián)網(wǎng)而得知論文題目等等。但事情的真相至今仍是一個難以確證的謎。第三，如果“打字錯誤”是有意設(shè)計的，那么這種做法從科研倫理規(guī)范上應(yīng)如何評價？從常規(guī)上說，有意做假當(dāng)然不對，但事實是信息確實被泄露了出去，不管是偶然的失誤還是有意的設(shè)計，符號Yb確實保護了朱經(jīng)武的利益。這可以說是向科學(xué)社會學(xué)家提出了一個兩難的問題。正如一位IBM的研究人員所說的那樣：“坦率地講，如果我是朱經(jīng)武的話，在發(fā)表之前我甚至不會將化合物寫入論文。人就是人，象這樣的結(jié)果必定是要泄露出去的。”[51]有趣的是，與此相反，在《休斯頓記事報》上泄露的真實成份倒沒有成為傳播廣泛的傳言。再則，雖然那些聽信傳言轉(zhuǎn)向研究鐿的人會心懷不滿，除了浪費時間，純鐿氧化物的價格也不菲，但日后人們卻發(fā)現(xiàn)，鐿鋇銅氧竟然也是液氮溫區(qū)超導(dǎo)體，只是當(dāng)時人們（包括朱經(jīng)武）沒有成功而已。

在筆者對北澤宏一作訪談時，北澤宏一提到他們在《人民日報》上讀到趙忠賢等中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)超導(dǎo)體，成分是鐿鋇銅氧，這一消息來源使得許多日本的研究者都去做鐿鋇銅氧。[52]為此，筆者專門再次查閱了載有這一報道的《人民日報》國內(nèi)版和海外版，發(fā)現(xiàn)所印內(nèi)容中講的成分確系釔鋇銅氧，而非鐿鋇銅氧。故這種說法和解釋是不對的。本文前面提到的美國科學(xué)家根據(jù)《人民日報》的報道做成釔鋇銅氧超導(dǎo)體的事例也證明了這一點。

如前所述，最初的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體是由朱經(jīng)武的合作者、阿拉巴馬大學(xué)吳茂昆小組制出的，但后來在傳播媒介和公眾輿論中，榮譽的光環(huán)卻集中地罩在了朱經(jīng)武身上。后來，對于吳茂昆小組工作的獨立性和朱經(jīng)武在其中的作用等，又出現(xiàn)了不同的說法。也有人為吳茂昆打抱不平。[53]但事實上朱經(jīng)武本人的做法并無不當(dāng)之處。在發(fā)表的關(guān)于常壓下釔鋇銅氧超導(dǎo)電性的論文中，他將吳茂昆小組的人員署名在休斯頓小組的人員之前，而自己則名列最后。至于公共輿論的問題，則可視為是科學(xué)社會學(xué)中“馬太效應(yīng)”的一個典型案例。其實，在這場競爭中，類似的問題不僅于此。在日本東京大學(xué)的研究中，最初制備鋇鑭銅氧超導(dǎo)體和以電阻法測出23K超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的，分別是兩位本科生，但在發(fā)表的文章中卻沒有他們的署名。筆者就此問及北澤宏一時，他講：只因為他們是本科生，如果他們是研究生的話，我們就會將他們署名了。

朱經(jīng)武的合作者之一，參與了超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)測定的黑曾在他回憶這場競爭的書中，針對中國幾次獲得成果和宣布成果都是在朱經(jīng)武獲得成果后不久，數(shù)次暗示有人將秘密消息傳到中國。他特意提到在2月16日休斯頓的新聞會上一位姓杜的中國外交官也來出席，并認為他可能會注意到《休斯頓紀事報》上的報道。黑曾在書中還提到，有證據(jù)表明在休斯頓大學(xué)物理系中有工業(yè)間諜存在。但在訪談中，朱經(jīng)武則表示不愿談及這個問題。

在筆者對趙忠賢的訪談中，趙忠賢談到，在做釔鋇銅氧的過程中，他們是在探索的工作中認識到象雜質(zhì)和多相等的作用，從而獨立地發(fā)現(xiàn)了釔鋇銅氧超導(dǎo)體。“如果我們在開始的時候，在對外交往中，不是那么缺少經(jīng)驗，不是那么天真，如果我們的實驗條件再稍稍好那么一點的話，那就會是由我們發(fā)現(xiàn)，而不僅僅是‘獨立’發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)（1－2－3）超導(dǎo)體了，因為我們最早認識到繆勒的工作的意義，和雜質(zhì)的作用。”[54]

最后，貝德諾茲和繆勒因其重要發(fā)現(xiàn)僅僅在一年后便獲得了1987年度的諾貝爾物理獎。按照一種說法，其他人未能獲獎是因其發(fā)現(xiàn)的宣布均在1987年1月31日的提名截止日期之后。[55]無論如何，評獎委員會的這種抉擇畢竟免除了眾多可能的爭議。當(dāng)然，對于未來高溫超導(dǎo)體的研究者們來說，諾貝爾獎的大門仍敞開著。

[1]本工作得到了美國“美中學(xué)術(shù)交流委員會”(CommitteeonScholarlyCommunacationwithChina)的資助，使筆者得以在美國作為期半年的相關(guān)訪問研究期間完成了本文的大部分工作，本工作亦得到了美國物理學(xué)會下屬的物理學(xué)史中心(CenterforHistoryofPhysics,AIP)的部分資助。本文寫作得到了LawrenceBadash教授的指導(dǎo)和王作躍博士的幫助。趙忠賢教授、田中昭二教授、北澤宏一教授和朱經(jīng)武教授在百忙中接受了筆者的訪談。另有一位不知名的新加坡朋友熱心寄贈了有關(guān)資料。在此作者特致謝意。

[2]如：P.F.Dahl,Superconductivity:ItsHistoricalRootsandDevelopmentfromMercurytotheCeramicOxides,AIP,1992,pp.294-303；又如：劉兵、章立源著，《超導(dǎo)物理學(xué)發(fā)展簡史》，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1988年,pp.127-123.

[3]J.G.貝德諾茲，K.A.米勒，鈣鈦礦型氧化物－－實現(xiàn)高溫超導(dǎo)的新途徑（諾貝爾物理學(xué)獎演講，1987）,高學(xué)賢譯，《自然科學(xué)年鑒（1987）》，上海翻譯出版公司，1990年，pp.4.1－4..17.

[4]按照Hazen的說法（R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.xxvii），得此確切結(jié)果的日期為1986年1月27日。（由于各地時差及日期的不同，本文中所用日期均指事件發(fā)生地的日期。）

[5]J.G.BednorzandK.A.Müller,PossiblehighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Z.Phys.64B,(1987)189-193.

[6]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,P.83.

[7]J.G.Bednorz,etal,SusceptibilityMeasurementSupportHighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Europhys.Lett.,(1987)379-382.

[8]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,p.83.

[9]K.A.MüllerandJ.G.Bednorz,TheDiscoveryofaClassofHigh-TemperatureSuperconductors,Science,237(1987)1133-1139.

[10]1994年5月19日筆者對趙忠賢的訪談。

[11]趙忠賢1987年在第三次世界科學(xué)院物理學(xué)獎獲獎儀式上的發(fā)言。

[12]1994年1月5日筆者對北澤宏一的訪談。

[13]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[14]InterviewwithKoichiKitazawa,Supercurrents,March,1989,pp.13-29.

[15]1993年1月4日筆者對田中昭二的訪談。

[16]S.Uchida,etal,HighTcSuperconductivityofLa-Ba-CuOxides,JapaneseJournalofAppledPhysics,26(1987)L1-L2.

[17]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[18]K.Kishio,etal,NewHighTemperatureSuperconductingOxides,(La1-xSrx)2CuO4-δand(La1-xCax)2CuO4-δ,ChemistryLetters,(1987),pp.429-432.

[19]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[20]1994年3月15日筆者對朱經(jīng)武的電話訪談。

[21]1994年1月5日筆者對北澤宏一的訪談。

[22]1993年1月4日筆者對田中昭二的訪談。

[23]C.W.Chu,etal,EvidenceforSuperconductivityabove40KintheLa-Ba-Cu-OCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)405-407.

[24]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,pp.43-44.

[25]C.W.Chu,etal,Superconductivityat52.5KintheLanthanum-Barium-Copper-Oxidesystem,Science,235(1987)567-569.

[26]R.J.Cava,etal,BulkSuperconductivityat36KinLa1.8Sr0.2CuO4,Phys.Rev.Lett.,58(1987)408-410.

[27]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[28]W.Sullivan,2GroupsReportaBreakthroughinFieldofElectricalConductivity,NewYorkTimes,Dec.31,1986.

[29]1994年5月19日筆者對趙忠賢的訪談。

[30]趙忠賢等，Sr(Ba)-La-Cu氧化物的高臨界溫度超導(dǎo)電性，《科學(xué)通報》，32(1987)177-179.

[31]張繼民等，我發(fā)現(xiàn)迄今世界轉(zhuǎn)變溫度最高超導(dǎo)體，《人民日報》，1986年12月26日。

[32]1994年3月15日筆者對朱經(jīng)武的電話訪談。

[33]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[34]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;p.83.p.92-93.B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;pp..92-93.

[35]M.K.Wu,etal,Superconductivityat93KinaNewMixed-PhaseY-Ba-Cu-OCompoundSystematAmbientPressure,Phys.Rev.Lett.,58(1987)908-910;P.H.Hor,etal,High-PressureStudyoftheNewY-Ba-Cu-OSuperconductingCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)911-912.

[36]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,P.70.

[37]C.Byars,DiscoveryMayEarnBillions,NobelforUH,HoustonChronicle,Feb.16,1987.

[38]S.Tanaka,ResearchonHigh-TcSuperconductivityinJapan,PhysicsToday,December,(1987),53-57.

[39]S.Kikami,etal,HighTransitionTemperatureSuperconductor:Y-Ba-CuOxide,JapaneseJournalofAppliedPhysics,26(1987)L314-L315.

[40]1994年5月21日趙忠賢給筆者的信。

[41]1994年9月14日筆者對趙忠賢的訪談。

[42]趙忠賢等，Ba-Y-Cu氧化物液氮溫區(qū)的超導(dǎo)電性，《科學(xué)通報》，32(1987)412-414.

[43]我國超導(dǎo)體研究又獲重大突破，發(fā)現(xiàn)絕對溫度百度以上超導(dǎo)體，《人民日報》，1987年2月25日。

[44]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[45]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[46]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[47]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[48]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[49]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[50]1994年3月15日筆者對朱經(jīng)武的電話訪談。

[51]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[52]1994年1月5日筆者對北澤宏一的訪談。

[53]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[54]1994年9月14日筆者對趙忠賢的訪談。

[55]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,P.256.