科学实验的先锋

科学实验的先锋

科学实验是在生产斗争的基础上发展起来的一项独立的社会实践活动，它是科学研究工作的主要组成部分。自从自然科学运用了实验方法以后，人们除了通过生产实践和从对自然界的直接观察中来认识自然规律外，还可以凭借各种实验手段和仪器设备，更深刻地揭示自然界的本质，推动科学技术的发展。如果没有先进的科学仪器和设备，即使再有本领的科学家也只能束手无策，而每一种仪器设备都是由各种材料、特别是新型材料制成的。例如，电子显微镜、射电望远镜、高能加速器、电子计算机，这些标志着现代科学技术水平的仪器，都是由金属、非金属、晶体、电磁、热敏、光电、激光、红外、合成以及复合材料制成的。科学工作者有了用这些材料制成的仪器和设备，就如同作家使用笔和纸一样，可以“胸藏万卷凭吞吐，笔者千钧任施张”了。

另一方面，材料在科学研究工作中的地位也是首当其冲的。例如，自从1990年发现第一个激光工作介质以来，已经发现和研制了一百多种能产生激光的晶体材料，为激光科研提供了必要的物质前提。从科学和技术的关系来看，材料往往是科学理论过渡到技术应用的成败关键，它直接影响着很多重大科技领域的进展。例如，20世纪60年代前后，美国曾为发展核能飞机集中了大量人力和财力进行研究。经过了几年努力，终因材料问题无法解决而使这项工作告吹。这也表明，没有适用的材料，科学家将无所作为。

科学理论早已过关，但因缺少材料不能在技术上推广应用的也不乏其例。这可以通过低温超导体的科研情况说明。

1911年，荷兰物理学家翁纳斯在研究水银的低温性能时，发现了一个奇迹。当温度下降到－269℃，水银的电阻突然消失了，这种现象就叫超导现象，具有超导性质的材料就叫超导体。电气工程师们一直幻想着，有一天获得没有电阻的导线，超导现象的发现，终于为他们打开了希望之门。

然而，几十年过去了，由于没有找到高转变温度、高临界磁场和高电流密度的超导材料，使这一科研项目一直停留在实验阶段，得不到推广应用。自从20世纪60年代初，研制出合格的铌锡合金超导材料以后，才使得超导输电、超导磁场得以实现，“超导”才在技术上崭露头角。现在，已经发现有近30种金属、上千种合金和化合物具有超导性。“超导”已经发展成为一项专门技术，在电机、输配电、交通运输、核物理、空间、电子等科技领域，展现出诱人的前景。例如，利用超导电缆输送电力，在几乎没有损耗的情况下，把电流输送到千里之外；用超导体制成磁场强度为15～20高斯的电磁体，只有几十公斤重，若用铜导体制成这样的电磁体，重量有好几吨；超导体还可制成时速为500公里的超导磁悬浮列车，按这个速度计算，从北京到上海只需3个多小时。