科学研究校本教材孟庆伟.docx
《科学研究校本教材孟庆伟.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《科学研究校本教材孟庆伟.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
科学研究校本教材孟庆伟
科学校本教材
KEXUEXIAOBENJIAOCAI
主编：
孟庆伟杨英才
青州市西苑小学科学实践活动小组
目录
第一编科学研究概述……………………………………………………2
第二编科技前沿…………………………………………………………8
第一节阿波罗登月………………………………………………………8
第二节磁铁影响人类行动让"右撇子"瞬间变左撇子…………………9
第三节39亿年前太阳系猛烈轰炸为地球带来生命元素……………11
第四节我们超导这些年…………………………………………………15
第五节霍金带你寻找第四维空间探索如何穿越时空…………………22
第六节中美洲国家开发火山热能发电以期减少石油依赖……………33
第七节验证爱因斯坦相对论住得越高或老得越快……………………35
第八节超高倍显微镜下受孕过程感叹生命之神奇……………………38
第九节日本公司构想疯狂奇招用潜艇减弱台风力量………………40
第十节2010年为何地震频发?
专家解读"地球末日危机"……………42
第十一节太阳2013或强烈磁暴如百枚氢弹袭击地球………………44
第十二节卫星扫到地球巨大伤口全球最大钻石坑曝光………………46
第三编我们身边的科学…………………………………………………50
第四编科技制作…………………………………………………………50
第五编科学畅想…………………………………………………………51
第一编科学研究概述
科学研究没有一成不变的方法,也没有万无一失的共同模式,但它是讲究方法的。
所谓科学研究,广义地说,就是创造知识和综合整理知识的工作,在科学技术的现有水平上前进一步。
科学研究必须以取得新的结果作为衡量成功与否的标准。
这是一种创造性劳动.新的结果可能是新发现,新理论,或是新方法,新工艺;也可能是新材料,或新器件等等.科学研究必须在前人的基础上有所创新.科学研究全过程中贯穿创造性。
科学史有无数创造性的例子:
有的人埋头于实验,通过细心观察,发现了新的现象,如伦琴发现X射线;琴纳通过接种牛痘防治天花,从而奠定了免疫学;有的人按预定的概念与计划去实验,取得了预期的结果,如居里夫人从大量的沥青铀矿中提炼出放射性元素钋和镭;有的人通过广泛的观察,体会,"悟"出新概念,从而提出新理论,如达尔文的进化论。
科学研究有各种不同的方法和途径。
有的人由纯粹的数理演绎,提出新概念,预见新现象的存在,如麦克斯韦的电磁场理论;有的人修正旧的理论,提出新的假说,这些假说在当时似乎都违反常识,如爱因斯坦创立相对论;有的人将不同学科联系,组织起来,建立起新领域而取得了成功,如维纳建立控制论。
所有这一切都说明,获得创造性成果的途径是多种多样的,显然不存在什么一成不变的方法。
科学研究培养年青学人三个能力。
（1）有提出问题,确定选题的能力。
提出问题的基础是要具有坚实
的基础理论和广博的知识.学问和经验是提出问题,创立假说的源泉;主要是培养归纳能力—阅读文献和收集资料后的思考和判断的能力.好奇心,不墨守成规,敢于直面科学现实,敢于向权威挑战也是不可缺少的品质。
（2）有提出,阐述假说（假设,方案）的能力,有批评,判断种种假说（假
设,方案）的能力;这主要是培养思维能力—逻辑思维（分析,对比,推理）和形象思维的能力。
（3）有证明假说（假设,方案）的是非真假的能力。
这主要是指实践能力—设计能力,实验能力,深入考察,观察事物的能力。
有了这三种能力,将来到社会上,便能具备:
1.敏锐的感应能力;即对各种变迁局势作出快速而恰当的反应;2.弹性的适应能力;即行为模式具有可塑性,不墨守成规,能快速适应环境的变迁;3.丰富的创意能力;即能不断产生新颖（Idea）思路和方案。
古今之成大事业,大学问者,必经过三种之境界:
"昨夜西风凋碧树.独上高楼,望尽天涯路."此第一境也。
"衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴."此第二境也。
"众里寻他千XX,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处."此第三境也。
治学的三种境界：
迎着困难,勇于攀登,高瞻远望,苦苦思索,"独上高楼,望尽天涯路";这是处于创造沉思中的情景.这是第一种境界。
追求真理,百折不挠,无论多大挫折,终不后退,"衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴";这是研究探索中的情景.这是第二种境界。
几经艰苦奋斗,突然受到启发,顿时恍然大悟,原来事物的奥秘,正隐藏在"灯火阑珊处";这是直觉的顿悟,成功的欢悦的情景.这是第三种境界。
治学三境界对应创造三阶段，"三种境界"之说正说明了在科学探索和艺术创作中存在着三个阶段:
高瞻远瞩,构想沉思的准备阶段-准备期；覃思苦虑,孜孜以求的探索阶段-探索期，不断追求,终有顿悟的收获阶段-豁朗期；王国维先生的这一论述蕴含着深邃的哲理,其真知灼见发人深思。
从事科学研究的人似乎还需要一种境界,即:
"行到水穷处,坐看云起时."（王维诗）."行到水穷处"可状实践检验,"坐看云起时"则是理论升华。
-----科学研究中第四种境界-验证期。
创造性思维豁然贯通仅仅是创造的端倪初露,茅塞顿开,灵感突现并不是完整的创造,如果不加以完善验证,发展或加工扬弃,那么尽管这些思想火花十分可贵,可是浅尝辄止,仍可能功亏一篑,丧失了创造中本应得到的最有力的成果。
曹冲称象：
曹冲把一个大象的重量称出来了。
曹冲聪明之处在于:
一有联想才能----见过曹操海上练兵时舰船装上兵员与武器后下沉.曹冲有举一反三的能力。
二有抽象能力-玩过弹弓打鸟,以石计数的游戏.曹冲有以石代象,以石称重的抽象能力.反映了中国孩子的直觉能力。
但曹冲和先人没有把问题从理论上升华提高.曹冲-一个聪明的孩子。
阿基米德称王冠：
"阿基米德称王冠"-由"现象"（物体浸入水中水溢出的现象）到提出"假说"（重量相同,密度不同的金属溢出的水是不同的）,解决了实际问题,再进入验证期,将现象升华,归纳为"原理"（后人认为是"定理","定律"）。
阿基米德不但找到了辨别金王冠中是否掺入了其他金属的方法,而且在他的著作《论浮体》中进一步总结了液体静力学的基本原理-后人称为阿基米德定理。
科学研究要重视验证期和理论升华。
阿基米德不但有联想能力,逻辑判断能力,抽象能力,还有理论升华能力-提高到理论高度来认识的能力.这是作为一个科学家必须具备的能力.阿基米德-科学家,浮力定律的创始人。
对"曹冲称象",仅停留在某一实际问题的解决上.我们没有将问题从理论上升华,也没有发现先人对"曹冲称象"的现象有进一步阐述的记录.。
科学研究要重视理性思维,重视理论升华,重视验证期。
关于验证期,举爱因斯坦建立和验证广义相对论的例子.1913-1915年爱因斯坦在导出协变形式的引力场方程后,等待着实验验证的曲折历程。
爱因斯坦预言,从远处的恒星发出的光线,如果过太阳表面,光线必被引力场所折弯.1914年算出,光线偏转的角度是0.87秒弧度,1915年他修正为1.75秒弧度.爱因斯坦认为证实这个理论的最后证据只能来自在日蚀过程中拍摄的靠近太阳的星星的照片。
"为了证实理论的正确性,弗罗因特里希1914年7月率队到克里米亚做日蚀实验,但实验没有做成,他被俄国人当做间谍抓起来.爱因斯坦非常沮丧.。
直到1919年5月,消息传来,英国的爱丁顿爵士领导的两个观测队分别在巴西和西非拍摄的日全蚀照片,其观测结果分别为1.61（±0.30）和1.98（±0.12）秒弧度.实验与爱因斯坦的预言吻合,爱因斯坦这才松了一口气。
与牛顿一样,爱因斯坦成为人类历史上最伟大的科学家。
文学艺术重灵感,重形象思维;而科学重实证,重抽象思维,从逻辑方法以及从已有之经验,寻求问题的解答.只有经过验证的事物,证明了它的正确性,才能算是完成了一个科学研究的全过程。
李白诗:
"白发三千丈."众人感觉诗人的浪漫,夸张.明知不符合现实,并不指责诗人。
科学家连白发三丈都不能讲,因为没有根据,拿不出证明来。
文学艺术关注内在精神世界科学,例如物理学关注的是运动,物体和力的客观世界。
无论科学或是文学艺术,都有灵感勃发的问题,但物理学家在灵感以后,就需不可缺的数学证明,展现出来的物理学框架是序列的,抽象的数学方程搭建起来的。
科学关注客观世界的实在。
一个侦破故事:
1996年"京城劫钞案"。
京城2.8""6.3"8.27"三起劫钞案。
作案手法类似:
盗车-抢劫-弃车-换车-逃逸.破案突破口:
米黄色尼桑桥车被盗案乃是前兆.找车是突破口.结论是:
突破口找对了,正确的思维导致正确的结果.搞科学研究颇像搞侦破,都是运用自己的思维去分析,去推论.科学工作者最重要的一点是要有"创造性智慧"（Creativeintelligence）,要有"思想（创意,点子）"即Idea.科学研究中必须要有自己的Idea,否则就是复制,就是模仿;不是创新,更不是创造.什么是Idea呢Idea是用已知的事物作根据,由此推测到别种事物的作用.也就是说,具有推论的作用.推论的作用是从已知的事物推及未知的事物.有前者作根据,作基础,而对后者发生作用,这是有条理的思想作用。
Idea的特点是:
（1）须先有一种疑惑困难的情境做起点如:
接连三次运钞车抢劫案的发生。
（2）须有寻思搜索的作用,要寻出新事物,新方法,新手段来解决这种疑惑困难,即寻找突破口.如:
盗车-抢劫-弃车-换车-逃逸的规律,找被盗车是一个突破口.Idea的基本条件是:
严格合乎逻辑,概念清楚,切合实际科学研究的过程,实际是不断产生Idea的过程,Idea贯穿科学研究的全过程.研究课题从一般地提出到具体化,直到课题任务的完成,必须建立一个合乎逻辑的程序（步骤）,思考和方法科学研究人员必须对研究的途径,程序以及方法,即科学研究的全过程有明确的认识。
科学研究途径框图：
线索----突破口----假说（假设）----前验评价（假说含义的展开）----后验评价（排除错误,确证,实践检验）----问题的解决（新问题的出现）----疑难问题的提出----疑问（疑难问题的由来）----假说的修正。
酝酿期----探索期----顿悟期----验证期。
思考题：
1、请你谈谈曹冲称象和阿基米德称王冠两个故事说明了什么？
2、科学研究要经历哪些阶段？
第二编科技前沿
第一节阿波罗登月
阿波罗登月遗失录像公开近期在悉尼放映
资料照：
在摄于1969年7月20日的资料照片上，美国宇航员奥尔德林站在插在月球表面的美国国旗旁留影
遗失已久的阿波罗11号登月录像将于下周三在悉尼进行放映，这份录像只有几分钟长，被认为是记录1969年阿波罗11号登月这一历史时刻的最好录像片段之一，也将是证明美国月球登陆的最好证据之一。
据报道，此段录像在档案馆丢失已好多年了，被发现时大部分已被损毁。
录像描述了登月第一人阿姆斯特朗走出飞船的前几分钟，被保存在澳大利亚档案馆，清晰度远远高于最初在全世界范围内放映的其他登月录像。
负责登月记录修复项目的澳大利亚天文历史学家萨基森（Sarkissian）表示，即将看到的这段录像是展示阿姆斯特朗从飞船扶梯走向月球过程的最高质量的录像。
美国宇航局当时使用的是Goldstone空间站的信号，本身参数设置存在偏差，因此只能看到一些黑影，但在澳大利亚空间站接收的信号中可以清晰看到阿姆斯特朗。
这份录像将在下周三澳大利亚地理杂志颁奖典礼上放映，届时，第二位登上月球的阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林（BuzzAldrin）将作为嘉宾出席颁奖礼。
思考题：
1、阿波罗登月照片有什么疑点？
2、你对我国的航天事业了解多少？
第二节磁铁影响人类行动让"右撇子"瞬间变左撇子
磁铁能够让人从“右撇子”变成左撇子 我们知道，一个人习惯使用左手还是右手是与生俱来、很难改变的事情。
然而美国科学家近日发现，只需一块小小的磁铁，就可以让“右撇子”瞬间变成左撇子。
美国加州大学伯克利分校的研究者们宣布，将磁铁放在大脑附近可以暂时改变人们使用哪只手的习惯。
研究人员解释，在人右耳后上方几厘米处有个叫做后顶叶皮层的区域，人集中注意力时常常会下意识地挠挠那里。
这个区域的神经元主要对感觉刺激，尤其是对靠近手或脸的物体视觉刺激产生反应，从而影响人的行动。
试验人员分别找来多名左撇子、“右撇子”和两只手都用的人进行测试。
试验人员将一根磁性较强的磁棒放到被测试者大脑后顶叶皮层附近，结果显示，当磁铁位于皮层左侧时，被试者往往会使用左手按电钮或端杯子，而放到右侧时被试者没有明显变化，磁铁拿开后，作用就消失了。
奥利维拉博士介绍，利用磁铁改变大脑的行为控制这项技术已经在医学领域得到应用，它被称作经颅磁刺激，就是利用不断变化的磁场透过颅骨作用于大脑皮层产生感应电流，来改变和影响脑内代谢和神经元的电位活动。
如今的发现进一步加深了科学家对这项技术的了解，这一发现被发表在最新一期《美国科学院院报》上。
早在今年3月，由美国麻省理工学院专家领导的研究小组得出了一个更加令人不可思议的结论：
磁铁还可以影响人类的道德判断。
研究人员在对比实验中，将磁性强大的磁铁在12名被试者的右耳边放置了25分钟，发现被试者在此前后做出的道德判断有很大差别。
研究人员给出了一个假定情景：
一对情侣正在树林里散步，在明确知道前方道路危险的情况下，男生却不告诉女友，而是撇下她独自离去。
在接受磁体干扰之前，全部被试者都做出了“男生的这种行为不可接受”的判断，但在接受了磁体干扰后，部分被试者改变了之前的看法，认为“男生的行为一定程度上可以理解”。
原来不仅人类的肢体行为习惯能够被磁铁轻松改变，就连建立在复杂的后天行为基础上的道德标准都经不住磁铁吸引，小小磁铁的神奇力量着实让人感到惊奇。
思考题：
1、磁铁有哪些特性？
2、世界上把磁悬浮技术应用于生活实践的第一个国家是哪个？
第三节39亿年前太阳系“猛烈轰炸”为地球带来生命元素
39亿年前太阳系内小行星“猛烈轰炸”地球，很可能为地球带来水资源，并为孕育地球生命诞生提供了条件。
“阿波罗号”宇航员从月球上采集的月球样本发现一个奇特的事实：
月球表面上存在较大陨坑的历史可追溯至39亿年前，并且这些同时期陨坑遍布月球表面。
这表面这一时期月球所遭受的小行星猛烈碰撞事件，地球也难以避免。
这一时期的小行星猛烈碰撞更直接地影响地球生命起源，可以想像小行星碰撞地球形成像非洲大陆大小的“溶化岩石池”，伴随着逐渐冷却，碰撞弹坑将很可能成为生命起源的理想区域。
20亿年前地球单细胞有机生物出现，大约25亿年前，第一个有机生物出现在地球上刚形成的水环境中，当时最早的有机生物非常小，经过10亿年的进化，单细胞有机生物出现变体、繁殖，并大量生存于海洋中。
光合作用对于单细胞有机生物具有创新意义，从25亿年前海洋细菌释放氧气，使地球大气层充满大量的氧气。
6.35亿年前：
地衣时代的到来。
地球早期生命必须搭乘“氧气过山车”，直到绿藻和真菌地衣共生时代的到来。
最早复合细胞存在的地球世界与现今地球完全不同，细菌较早期的光合作用使大气层中氧气含量达到2%，仅是当前大气层氧气含量的十分之一。
窒息的空气和停滞的海洋是早期地球的主要特征，随后地球地质和生态一致性的巧合变化将地球从睡眠中唤醒。
大约8亿年前，大气层中氧气含量开始改善，伴随着罗迪尼亚超大陆板块分裂和火山喷发，为海洋环境带来了大量的营养物质，导致微生物出现大量的光合作用，促进了生物的繁殖生长。
然而，伴随着大量的氧气消耗，逐渐增强的光合作用吸收二氧化碳气体，大量的微生物死亡沉积在海底，主要的温室气体从大气层中过滤。
到大约7.2亿年前，地球已陷入冰冻时期，甚至冰冻延伸至赤道，这一时期被称为“雪球地球”。
一些灾难对于生命也是机遇，当二氧化碳含量逐渐降低，这将驱动生物系统革命。
面对冰冻的地球环境，绿藻和地衣等陆地先驱性生命体在冰冷环境中幸存了下来，但随着二氧化碳含量的逐渐恢复，6.35亿年前，冰川消退至极地，地球其它大陆开始露出绿色生机。
6500万年前“杀手小行星”碰撞地球却为哺乳动物带来希望。
6500万年前一颗10公里直径的岩石小行星导致恐龙灭绝，但这次小行星碰撞开启了哺乳动物的“生命之窗”。
6.35年前之后地球大气层中氧气含量逐渐升高，地球生态系统的进化加速，并进化形成许多动物，其中部分物种生存至今。
3.5年前，地球覆盖着茂盛的绿色植物，之后这些绿色植物却促使恐龙家族的出现，恐龙在地球上的霸主地位持续了1.6亿年之久。
差不多每隔1亿年，地球便遭受较大小行星的碰撞，6500万年前一颗10公里直径的岩石小行星碰撞地球导致恐龙的灭绝。
在这场小行星碰撞灾难中，天空变得昏暗，气温降低，全球下起了酸雨。
几个月之内所有的恐龙相继死亡，海洋和空中的其它大型爬行物种也大量消亡，鸟类和陆地植物也出现死亡现象。
对于哺乳动物而言，却具有另一番意义，虽然它们并未顺利通过这场灾难，近半的哺乳物种灭绝，但那些体型较小、食腐性哺乳动物幸存了下来，它们能够挖洞避开火灾和酸雨，它们经常生活在淡水环境或其周围，以大量死亡的动物尸体为食，它们比那些生活在海洋和干燥陆地的物种更具生命弹性和适应性。
幸存的物种和生物成为地球生物圈的主要成分，随着地球生物圈的恢复，哺乳动物填补了恐龙的地位。
在小行星碰撞地球之后的1000万年里，哺乳动物的进化得到了充分地展现，并实现哺乳动物群体的多样性和复杂性。
其中一支重要的哺乳动物血统——灵长类动物，暗示着未来人类的出现， 6000万年前：
灵长类动物的进化。
在史前非洲东部，一些人类近亲灵长类动物进化发育较快，但历史证实进化形成有力的颚部和强壮肢体并不如进化形成更大的大脑。
大约3000万年前，灵长类动物开始大量出现，并逐渐占据了更多的茂盛热带雨林；大约2000万年前，非洲东部类似现今亚马逊河丛林的环境成为灵长类动物的家园，它们喜欢在树枝之间攀爬。
但随着地球板地的运动，大约1500万年前，非洲东部高原出现两座由北至南、2000米高的山脉，这两座山脉阻断了印度洋潮湿气流，使非洲的气候发现了显著变化。
大约250万年前，快速变化的环境使灵长类动物也发生相应的进化，灵长类动物进化趋向两个分支：
一个是进化形成更大的大脑，具备更好的环境适应性；另一个是下颚形成得更大，使其能够咀嚼更坚硬的坚果和块茎食物。
最终前者在变化的地球环境中生存了下来，后者最后被自然所淘汰。
头脑聪明的智人成为人类的直接祖先，最终从非洲大陆走出来向各大陆进行迁徙繁衍。
7万年前：
人类语言的出现促进人类的进化。
早期人类从非洲大陆走了出来，从解剖角度分析，身材苗条、大脑较大的群体来自20万年前现今的埃塞俄比亚，不足10万年前一小支早期人群穿过红海抵达阿拉伯半岛。
远古中东和亚洲地区有大量的牧草场，早期人类在这里可找到丰富的食物来源，并且气候非常适宜生存。
伴随着集体之间的捕猎行为、群体生活，大约7万年前，早期人类之间逐渐产生了语言。
这样，他们能够更直接地将自己的思维表达出来，通过语言信息的传递逐渐形成了群体性生活，交流捕猎方法，商定协作式的捕猎策略等。
语言的出现促进了人类的进化。
思考题：
你对生命进化了解哪些知识？
第四节我们超导这些年
1908年，荷兰人卡莫林·昂内斯做了件了不起的事情：
通过施加高压的方法，液化了当时人类在实验室里唯一没能液化的气体——氦气，并在接下去的几年中陆陆续续做了很多研究工作，探寻物质在低温下的一些特性，他也因此获得了1913年的诺贝尔物理奖。
而真正让昂内斯被后世铭记的，却是他在1911年将近年末时对外宣布的一个发现。
有一天，他和同事测量汞的低温电阻值，当温度降至4.2K处时，电阻表指针突然指向了零。
一开始实验者以为数据有误，但之后反复检查验证，结果始终如一，于是他认定这是种先前不为人所知的现象，并将其命名为“超导”。
更让人啧啧称奇的是，一旦在超导体中感应出了环状电流，电流就会无休止地绕圈圈绕下去，除非采取升温等手段来进行破坏，否则不会停下。
不过，昂内斯当时还仅仅把这个现象作为特殊案例来处理，他的诺贝尔演讲中，只在最后部分提到希望继续关注这种超导性引发的各种问题。
很快，就有其他科学家被他描述的有趣现象所吸引加入到研究队伍中，并找到另外一些也会在接近绝对零度时失去电阻的单质，比如那些常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、镓、鎘、锡、铟，它们有各自特定的转变温度，低于某一温度时就会突然变成超导体，也有一些金属还必须施加高压或者延展成薄膜才会转变。
与此同时，科学家们发现，那些较稳定的金属，如金、银、铜等，以及具有磁性的铁，即便降至极低的温度也不会出现超导性。
无论如何，作为新兴事物的超导现象实在拥有无穷魅力，加上本世纪初物理学蓬勃发展，大小物理学家都对这个好玩的东东纷纷产生了兴致，不少人更是爱不释手。
1933年，德国人弗里茨·迈斯纳和罗伯特·奥森菲尔德二人的运气不错，发现了一个名为“迈斯纳效应”的现象，一举被载入史册。
迈斯纳效应指的是进入超导状态的物体表现出来的一种完全抗磁性：
在锡盘上放一小块永久磁铁，对盘体持续降温，当降至锡的转变温度时，小磁铁会突然“拔地而起”，升至一定高度便悬浮不动了。
他们解释说，这是因为超导体将磁铁所产生的磁感线排挡在外，对之形成了一个抵抗重力的斥力所致。
而且，不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，一旦出现超导状态，磁感线就会统统遭到排斥，不得不绕道而行。
把锡盘换作其他能够出现超导状态的金属，结果也是如此。
后来，零电阻和完全抗磁，被认为是鉴定超导体所必须的两个特性。
以上发现可谓一石激起千层浪，因为它对理论家提出了相当大的挑战。
在此之前，人们都认为超导体只是一种理想导体，然而迈斯纳效应却揭示出超导体和理想导体有着大为不同的电磁表现，则在原理上将作何解释？
理论呀理论，呼之欲出。
20世纪30年代，另外两位优秀的德国物理学家——弗里茨·伦敦和海因茨·伦敦兄弟——因为犹太人的出身而受到纳粹排挤，被迫逃到英国，在牛津大学开始了低温超导方面的研究工作。
在1935年左右，他们又有了非同一般的发现：
一般导体需要变化的磁场维持感生电流，而超导体中的部分电子运动不受任何阻力，感生电流不需要磁场来维持。
兄弟二人在此基础上建立起超导体的电动力学方程，解释了超导体一系列奇特的电磁性质，这组方程被后世称为伦敦方程。
1950年前后，俄国人维塔利·金兹堡和列维·朗道也提出了一组用他们姓氏命名的方程，用来解释正常态向超导态的过渡是怎样一个有序过程。
但说到底，以上工作都还只是在经典物理学的框架下诠释其宏观状态。
而其实早在1935年，弗里茨·伦敦就曾于一次会议上指出，超导现象是一种宏观尺度上的量子现象，“量子”二字意味着超导现象需要深入到微观尺度上去一探究竟，这句话的含义被人真正认识到的那一刻，超导科学的面貌方才为之一新。
超导现象之所以如此迷人，就在于它无论就应用而言，还是就
理论而言，都堪称一座最值得去夺取的圣杯，超导理论的进展会对整个物理学领域的未来发展产生不可估量的影响。
但它的神秘难解确也让一位又一位物理学家望而却步——1952年因核磁共振获得诺贝尔物理奖的菲利克斯·布洛赫在20世纪30年代就曾投身此间，最后竟发出“关于超导性的任何理论都可以被证明为误”的喟叹，足见其多么让人颠倒错乱！
在这场前赴后继的攻坚战中，约翰·巴丁的出场不能不说耐人寻味，这位出生于美国威斯康星州一个知识分子家庭的天才型人物，是迄今唯一一位两次获得诺贝尔物理奖的科学家——分别在1956年和1972年，前一次是因为二极管，后一次就是因为超导。
当时，在伊利诺斯大学任教的巴丁很早就注意到了其他科学家
对超导现象的研究工作，但他一直没有找到合适的契机加入。
直至1950年，伊曼纽·麦斯威尔和C·A·雷诺兹分别独立发现了一种同位素效应——水银同位素转变成超导体的临界温度和原子量的平方根成反比。
巴丁听到这个消息后，立刻敏锐地意识到这是一个突破口，他非常赞同同时期另一位理论物理学家赫伯特·弗洛里奇提出的解释：
超导性可能和电子与晶格振动间的交互作用有关。
接下去需要做的是找到助手把这个理论搭建完善，因此他将年轻的莱恩·库珀和罗
升级会员 