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

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 Onn...

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

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...