應用超導體：從電磁推進船到超導車

前言

前陣子我在電視上看到東西德統一典禮，想到歐盟各國預計在一九九二年打造經濟共同體，便強烈體會到二十一世紀的序曲已經正式奏響。以歐洲為中心，國際舞台上的政治、經濟面向，都已朝著嶄新的二十一世紀加快了腳步。
那麼科學界跨出了哪些邁向新世紀的步伐？光技術、生物技術、超導體技術、宇宙開發、海洋開發，這些都是浮現在我腦海的關鍵字。我們幾乎已能窺見這些領域不久後開花結果的模樣。本書從眾多關鍵字中挑出能為這個電力社會帶來革命的超導體技術，探討其應用上的夢想。
荷蘭物理學家歐尼斯（Heike Kamerlingh Onnes，一八五三～一九二六）早在一九一一年便發現超導體，但一九六〇年代以前科學家僅將此視為特殊物理學現象，遲至一九七〇年代才開始產生興趣並研究特定領域的應用，對社會也沒造成什麼影響。直到一九八六年，瑞士物理學家班道茲（Georg Bednorz）等人發現了高溫超導體，加上之後突飛猛進的研究開發成果，人們才看見超導體技術走入日常生活的可能。開發步調順利的話，等到超導體發現一百週年的二〇一一年時，超導體發展如日中天的情景也不是癡人說夢。我懷著滿心期待，念著主導二十一世紀超導時代的年輕人，將超導體的種種集結成本書。
本書主要內容包含：①超導體應用的基礎知識、②以超導電磁推進船為例介紹超導體應用的研究現況、③超導體應用的未來展望。至於書寫風格上則採邊實驗邊講解的方式，因為我認為這樣較有助於一般年輕朋友用直覺理解超導體的種種，加上我本身也是實驗物理學家，這種書寫方式更容易如實傳遞我的體驗。雖然這樣難免導致說明內容有欠精準，且有過度侷限超導體應用範圍之虞，不過我深信「以小見大」的道理，所以請各位讀者先盡力理解本書的內容，未來「見大」的部分或可再查閱本書最後註記的相關書籍。
超導現象屬於一種電磁現象，因此為了探索應用手段，必須掌握電磁學基礎知識。電磁學的開山始祖是英國自然科學家法拉第（一七九一～一八六七），他不僅建立了馬達與發電機的原理，也奠定了目前對超導體來說不可或缺的冷凍技術基礎，還發現對超導船應用意義重大的海水電解定律。這些研究成果皆來自實驗研究，他骨子裡就是名實驗科學家。而法拉第也對青少年科學教育充滿熱忱，將近四十年的時間，他每年聖誕節都會舉辦深入淺出的科學實驗講座。其演講內容之一《蠟燭的化學史》（The Chemical history of a candle）甚至還成書付梓。那本書我翻閱過數遍，也對我撰寫本書帶來莫大啟發。因此本書論內容、論架構，皆有很大部分承襲了法拉第大師的智慧。
以上即是本書的特色。若能多少幫助年輕人理解超導體，協助創造二十一世紀豐饒且便利的超導社會，那也是我最樂見的事了。
承蒙神戶商船大學名譽教授佐治吉郎先生予我撰書的契機，並不吝協助檢查原稿、給予建議。有勞講談社科學圖書出版部柳田和哉先生，出版過程給您添了不少麻煩。也由衷感謝內人道子敲著打字機，代我將那龍飛鳳舞的筆記整理成清晰的原稿。

一九九〇年十月 筑波市洞峰
岩田 章

前言

第1章　超導體的性質
第1話　零電阻有什麼了不起？
第2話 永久電流真的永久嗎？
第3話 超導體討厭磁場
第4話 超導體的發展足跡

第2章　超導體應用的基礎面向
第5話 儲存電力
第6話 產生電力
第7話 產生電磁力
第8話 隔絕磁場

第3章　超導電磁推進船
第9話 超導推進模型船航行實驗
第10話 電磁推進的原理
第11話 電磁推進技術的誕生歷程（一九五八～一九七四）
第12話 超導電磁推進研究的沿革（一九七四～一九九〇）
第13話 電磁推進類型面面觀
第14話 電磁推進船的系統機制
第15話 電磁推進船適合哪些用途

第4章　超導體應用的現狀與未來展望
第16話 運輸領域
第17話 醫療領域
第18話 電力領域
第19話 基礎科學領域
第20話 高溫超導體的現狀與未來

相關圖書介紹
索引