?？恕た┝帧ぐ簝人梗℉eike Kamerlingh Onnes，1853年9月21日～1926年2月21日），荷蘭物理學(xué)家，1913年獲得諾貝爾物理學(xué)獎， 以表彰他對低溫物質(zhì)特性的研究。

1911年發(fā)現了物體的超導性，低溫物理學(xué)的奠基人。

人物生平

?？恕た┝帧ぐ簝人沟母赣H擁有一制瓦廠(chǎng)，但他的母親藝術(shù)素養頗佳，深深影響了他。他的姐夫是當時(shí)萊頓有些名氣的畫(huà)家。

1853年9月21日生于格羅寧根。他年輕時(shí)也曾涉獵詩(shī)歌。

1870年他進(jìn)入格羅寧根大學(xué)攻讀物理，次年轉入德國海德堡大學(xué)，在這里曾有向化學(xué)家羅伯特·威廉·本生及物理學(xué)家基爾霍夫請教學(xué)習的機會(huì )。

1873年回到了格羅寧根。1879年獲博士學(xué)位。

1882年任萊頓大學(xué)實(shí)驗物理學(xué)教授，并創(chuàng )建了聞名世界的低溫研究中心——萊頓實(shí)驗室。

1911年，昂尼斯利用液氦將金和鉑冷卻到4.3K以下，發(fā)現鉑的電阻為一常數。隨后他又將汞冷卻到4.2K以下，測量到其電阻幾乎降為零，這就是物體的超導性。

1913年，昂尼斯又發(fā)現錫和鉛也和汞一樣具有超導性。

1913年，由于對物質(zhì)在低溫狀態(tài)下性質(zhì)的研究以及液化氦氣，昂尼斯被授予諾貝爾物理學(xué)獎。 在昂尼斯的領(lǐng)導下，萊頓大學(xué)物理實(shí)驗室成為世界低溫物理學(xué)的研究中心。

1923年，昂尼斯退休，

1926年2月21日在萊頓逝世。

科學(xué)研究

19世紀末20世紀初，在低溫的實(shí)驗研究上展開(kāi)過(guò)一場(chǎng)世界性的角逐。在這場(chǎng)轟動(dòng)科壇的競賽中，領(lǐng)先的是西北歐的一個(gè)小國 — 荷蘭首都萊頓的低溫實(shí)驗室。

19世紀后半葉，在研究氣體的性質(zhì)隨壓強和溫度變化的關(guān)系上，荷蘭物理學(xué)家曾作出過(guò)重要貢獻。1873年，范德瓦耳斯（Vander Waals）在他的博士論文“氣態(tài)和液態(tài)的連續性”中，提出了包括氣態(tài)和液態(tài)的“物態(tài)方程”，即范德瓦耳斯方程。1880年，范德瓦耳斯又提出了“對應態(tài)定律”，進(jìn)一步得到物態(tài)方程的普遍形式。在他的理論指導下，英國人杜瓦（J. Dewar）于1898年實(shí)現了氫的液化。他所在的荷蘭萊頓大學(xué)發(fā)展了低溫實(shí)驗技術(shù)，建立了低溫實(shí)驗室。這個(gè)實(shí)驗室的創(chuàng )始人就是著(zhù)名低溫物理學(xué)家卡末林·昂內斯。

自從1823年法拉第第一次觀(guān)察到液化氯以來(lái)，各種氣體的液化和更低溫度的實(shí)現一直是實(shí)驗物理學(xué)的重要課題。但實(shí)驗的規模始終不能滿(mǎn)足需要。

1877年，蓋勒德（L.P. Caillettet）和畢克特（P.P. Pictet）分別在法國和瑞士同時(shí)實(shí)現了氧的液化。1895年德國人林德（C.V.Linde）和英國人漢普遜（W.Hampson）利用焦耳－湯姆孫效應（即節流膨脹效應）開(kāi)始大規模地生產(chǎn)液氧和液氮。著(zhù)名的林德機成了低溫技術(shù)的基本設備。幾年后，英國皇家研究所的杜瓦實(shí)現了氫的液化和固化。他本來(lái)以為達到了低溫的極限，但接著(zhù)發(fā)現氦還存留在殘余氣體中。但是經(jīng)過(guò)多年努力，用了許多辦法都未能實(shí)現氦的液化?？┝帧ぐ簝人箾Q心攻克這個(gè)低溫堡壘，他狠抓了低溫設備的建設。

當時(shí)低溫的獲得主要是采用液體蒸發(fā)和氣體節流膨脹。要得到很低的溫度，往往需要采用級聯(lián)的辦法，即首先把要液化的氣體壓縮，同時(shí)利用另一種液體的蒸發(fā)帶走熱量，然后再讓氣體作節流膨脹，氣體對外做功消耗內能而降溫。這個(gè)原理在物理上都已解決，沒(méi)有什么新內容，但在實(shí)踐上卻存在許多技術(shù)問(wèn)題。設計者必然要考慮到各種物理問(wèn)題和解決這些問(wèn)題時(shí)所需的技術(shù)裝備，很多儀器都需要自己制造，甚至在開(kāi)始時(shí)連電力都需要自己提供?？┝帧ぐ簝人挂詷O大的精力改善了實(shí)驗室裝備，使之由初具規模發(fā)展到后來(lái)居上。但是他更重視人才培養。他創(chuàng )立了一所技工學(xué)校，讓學(xué)生晚上學(xué)習，白天在實(shí)驗室工作。他培養的玻璃技師不但滿(mǎn)足了本國的需要，還受聘到許多國家的物理實(shí)驗室工作，為發(fā)展低溫物理學(xué)和真空技術(shù)作出了貢獻。他為工業(yè)培養人才，對荷蘭的工業(yè)發(fā)展起到了一定的影響?？┝帧ぐ簝人惯€廣招科技人員，包括來(lái)自國外的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，集中到他的周?chē)?。在他的組織和領(lǐng)導下，萊頓低溫實(shí)驗室于1894年建立了能大量生產(chǎn)液氫和其它氣體（包括氦氣）的工廠(chǎng)和一棟規模甚大的實(shí)驗樓館。他以工業(yè)規模建立實(shí)驗室，這在歷史上還是第一次。就是從這里開(kāi)始。物理學(xué)由手工業(yè)方式走向現代的大規模水平。

1908年7月10日是一個(gè)具有歷史意義的日子。這一天，卡末林.昂內斯和他的同事在精心準備之后，集體攻關(guān)，終于使氦液化。它標志著(zhù)20世紀“大科學(xué)”首次登臺，初戰告捷。為了做好這個(gè)實(shí)驗，卡末林－昂內斯的準備工作極其細致，他事先對氦的液化溫度作了理論估算，預計是在5K～6K。氦氣大量?jì)?，有充足的供應。液氫是自制的。在?shí)驗前一天，制備了75L液態(tài)空氣備用。凌晨5時(shí)許，20L液態(tài)氫已準備好，逐漸灌入氦液化器中。用液氫預冷要極其小心，如果有很微量的空氣混入系統就會(huì )前功盡棄。下午一時(shí)半，全部灌進(jìn)氦液化器后開(kāi)始令氦氣循環(huán)。液化器中心的恒溫器開(kāi)始進(jìn)入從未達到過(guò)的低溫，這個(gè)溫度只有靠氦氣溫度計指示。然而，很長(cháng)時(shí)間看不到指示器有任何變化。人們調節壓力、改變膨脹活塞，用各種可能采取的措施促進(jìn)液化器的工作，溫度計都似動(dòng)非動(dòng)，很難作出判斷。這時(shí)液氫已近告罄，仍然沒(méi)有觀(guān)察到液氦的跡象。晚7點(diǎn)半，眼看實(shí)驗要以失敗告終，有一位聞?dòng)嵡皝?lái)觀(guān)看的教授向卡末林·昂內斯建議說(shuō)，會(huì )不會(huì )是氦溫度計本身的氦氣也液化了，是不是可以從下面照亮容器，看看究竟如何？昂內斯頓開(kāi)茅塞，立即照辦。結果使他喜出望外，原來(lái)中心恒溫器中幾乎充滿(mǎn)了液體，光的反射使人們看到了液面。 這次卡末林·昂內斯共獲得了60cm的液氦，達到了4.3K的低溫。他們又經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，第二年達到1.38K～1.04K。

然而，卡末林·昂內斯的目標不僅在于獲得更低的溫度，實(shí)現氣體的液化和固化，他更注意探討在極低溫條件下物質(zhì)的各種特性。金屬的電阻是他的研究對象之一。當時(shí)對金屬電阻在接近絕對零點(diǎn)時(shí)的變化，眾說(shuō)紛紜，猜測不一。根據經(jīng)典理論，純金屬的電阻應隨溫度的降低而逐漸降低，在絕對零度時(shí)達到零。有人認為，這一理論不一定適用于極低溫。當溫度降低時(shí)，金屬電阻可能先達一極小值，再重新增加，因為自由電子也許會(huì )凝聚在原子上。按照這種看法，絕對零度下的金屬電阻有可能無(wú)限增加。兩種看法的預言截然相反，孰是孰非，唯有實(shí)驗才能作出判斷。

卡末林.昂內斯先是用鉑絲作測試樣品，測量電阻靠惠斯通電橋。測出的鉑電阻先是隨溫度下降，但是到液氦溫度（4.3K）以下時(shí)，電阻的變化卻出現了平緩。于是卡末林·昂內斯和他的學(xué)生克萊（Clay）在1908年發(fā)表論文討論了這一現象。他們認為是雜質(zhì)對鉑電阻產(chǎn)生了影響，致使鉑電阻與溫度無(wú)關(guān)；如果金屬純粹到?jīng)]有雜質(zhì)，它的電阻應該緩慢地向零趨近。

為了檢驗自己的判斷是否正確，卡末林·昂內斯寄希望于比鉑和金更純的水銀。水銀是當時(shí)能夠達到最高純度的金屬，采用連續蒸餾法可以做到這一點(diǎn)。1911年4月的一天，卡末林·昂內斯讓他的助手霍爾斯特（G.Holst）進(jìn)行這項實(shí)驗。水銀樣品浸于氦恒溫槽中，恒定電流流經(jīng)樣品。測量樣品兩端的電位差。出乎他們的預料，當溫度降至氦的沸點(diǎn)（4.2K）以下時(shí)，電位差突然降到了零。會(huì )不會(huì )是線(xiàn)路中出現了短路？在查找短路原因的過(guò)程中，霍爾斯特發(fā)現當溫度回升到4K以上時(shí)，短路立即消失。再度降溫，仍出現短路現象。即使重接線(xiàn)路也無(wú)濟于事。于是他立即向卡末林·昂內斯報告?？┝帧ぐ簝人蛊鸪跻膊幌嘈?，自己又多次重復這個(gè)實(shí)驗，終于認識到這正是電阻消失的真正效應。

卡末林·昂內斯在1911年4月28日宣布了這一發(fā)現。此時(shí)他還沒(méi)有看出這一現象的普遍意義，僅僅當成是有關(guān)水銀的特殊現象。11月25日他作了“水銀電阻消失速度的突變”的報告，明確地給出了水銀電阻（與常溫下電阻相比較）隨溫度變化的曲線(xiàn)。他在報告中說(shuō)：“在4.21K與4.19K之間，電阻減少得極快，在4.19K處完全消失?！?/p>

1912年—1913年間，卡末林·昂內斯又發(fā)現了錫（Sn）在3.8K電阻突降為零的現象，隨后發(fā)現鉛也有類(lèi)似效應，轉變溫度估計為6K（后來(lái)證實(shí)為7.2K）。1913年，卡末林·昂內斯宣稱(chēng)，這些材料在低溫下“進(jìn)入了一種新的狀態(tài)，這種狀態(tài)具有特殊的電學(xué)性質(zhì)”?！俺瑢А币辉~就是卡末林·昂內斯命名的。

卡末林·昂內斯的研究成果發(fā)表在《阿姆斯特丹皇家科學(xué)院學(xué)報》和《萊頓大學(xué)物理實(shí)驗室通訊》上。后一刊物是他自己創(chuàng )辦的，主要刊登低溫學(xué)的學(xué)術(shù)文獻。

由于對低溫物理所作出的突出貢獻，卡末林·昂內斯獲得1913年的諾貝爾物理學(xué)獎。

人物評價(jià)

19世紀末20世紀初，在低溫的實(shí)驗研究上展開(kāi)過(guò)一場(chǎng)世界性的角逐。在這場(chǎng)轟動(dòng)科壇的競賽中，領(lǐng)先的是荷蘭小城萊頓的低溫實(shí)驗室。昂內斯于1913年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，以表彰他對低溫物質(zhì)特性的研究，特別是這些研究導致液氦的生產(chǎn)。

后世紀念

為紀念他，萊頓大學(xué)物理實(shí)驗室1932年被命名為“卡末林·昂內斯實(shí)驗室”。