许逊,南昌人。晋初为旌阳令,点石化金,以足逋赋。古代人生活在一个缺医少药的时代,健康和长寿是每一个人美好的愿望,残酷的现实则是疾病和衰老不断攻陷生命。尤其是中国古代帝王们,天天梦想着可以长生不老,千秋万载一统天下。秦始皇派徐福东渡求仙,汉武帝封禅祭祀,淮南王刘安善黄白之术,都是在千方百计寻觅长生之道,不过也都以失败而告终。东汉的魏伯阳著有《周易参同契》阐述炼丹理论,传述了修炼金丹的秘诀。
后来东晋的葛洪总结前人经验教训,形成了一套系统的《神仙论》。葛洪的理论总结来说就是两句话:神仙是存在的,成仙是可能的!成仙的秘诀就是要不断修炼,特别是服食特效丹药可加快成仙过程。
历朝历代,不少道士名家沉迷于炼制金丹,也有不少皇帝服用有毒“红丸”而一命呜呼,真是可悲可笑。炼丹的主要原料是铅砂、硫磺、水银等天然矿物,放到炉火中烧炼而成。实际上就是高温下这些原料发生了化学反应,生成了新的化合物。
正如雍正皇帝在《烧丹》一诗中道:“铅砂和药物,松柏绕云坛。炉运阴阳火,功兼内外丹。”炼丹其实是化学研究的雏形。可不,中国古代“四大发明”之一——黑火药,就是用硝石、硫磺、木炭等在炼丹时发生爆炸而偶然发现的。
无独有偶,西方世界也早早诞生了炼金术。提出原子概念的古希腊哲学家——德谟克利特,就是炼金术的祖师爷之一,他认为世界上的金属都有希望炼成金灿灿的黄金,前提是你要足够虔诚和努力。这一号召,古埃及、古希腊、古巴比伦很多人都投身到轰轰烈烈的炼金运动中去,试图把一些便宜的铅、铜等金属炼成贵重的黄金。甚至直到近代,我们伟大的物理学祖师爷——牛顿他老人家也耗费了大半辈子去研究炼金术,秘密记录了上百万字的手稿。
法国名家雅克-路易·大卫为拉瓦锡及其夫人画的肖像也不甘寂寞,出现在我国多本世界名著的中译本封面上,真是刷脸刷到众人熟知。或许是巧合,第一个被发现的超导体——金属汞,也是炼金术士最常用的原料之一。因为汞在常温下是银白色液态,氧化汞又呈现出鲜艳的红色,两者都极具魅惑,符合金丹的神秘特质。汞和氧化汞都是剧毒,容易分解或蒸发,摄入一点点就可能头晕目眩,颇有成仙的感觉,一旦搞多了,就一命呜呼,真上西天去了。
自从荷兰的昂尼斯发现单质汞可以超导之后,物理学家就把元素周期表翻了个透,到处寻找可能超导的元素单质。结果是令人可喜的:汞的超导电性并不是特例,很多金属单质在低温下都可以超导,只要温度足够低!例如人们生活中常用的易熔的锡,超导温度为3.7 K;厚重的铅,超导温度为7 K;亮白的锌,超导温度为0.85 K;轻薄的铝,超导温度为1.2 K;熔点很高的钽和铌,超导温度分别为4.5 K和9 K。
另一方面,实验物理学家也在不断努力探索和尝试。1930年左右,大家发现常压下最高临界温度的单质是金属铌(9 K),继而在铌的化合物中寻找超导。后来发现氧化铌和氮化铌都是超导体,特别是氮化铌的临界温度达到了17.3 K,几乎是单质铌临界温度的两倍。
由此启示人们在更多合金或金属—非金属化合物中寻找超导,特别是在称之为A15结构的合金中找到了许多超导体:Nb3Ge(23.2 K)、Nb3Si(19 K)、Nb3Sn(18.1 K)、Nb3Al(18 K)、V3Si(17.1K)、Ta3Pb(17K)、V3Ga(16.8 K)、Nb3Ga(14.5 K)、V3In(13.9 K)等等。
应用物理学家并没有直接放弃,因为金属的良好延展性和可塑性,金属或合金超导材料是理想的电缆材料。特别是需要提供大电流和强磁场的时候,超导电缆和普通铝铜电缆相比还是有不少优势的,比如它的体积相对轻小,没有热量或损耗产生,可以在环路实现持续稳定的磁场等。也正是如此,人们先后研制了多种超导单相线缆、多相电缆和带材等,如今广泛应用到了超导输电、储能、发电、磁体等多方面。
美国政府曾经设想搭建一套全国超导电网,利用液氢来冷却超导线缆,输电损耗大大减少,液氢到家里后又可以作为清洁能源。