八聲甘州·霍爾效應(yīng)

詫電穿磁場(chǎng)側(cè)生枝，橫向電壓稠。

正洛倫茲力，拖纏電子，拐轉(zhuǎn)綢繆。

惜嘆當(dāng)初霍爾，不解個(gè)中由。

效應(yīng)百年后，再撼諸侯。

探測(cè)至寒蟬翼，繪磁通電阻，恍似層樓。

見(jiàn)方程有序，整數(shù)量綱頭。

信超薄，奇篇必賦，近溫標(biāo)、分?jǐn)?shù)式前收。

斯京望，豫州萬(wàn)里，慈母鄉(xiāng)愁。

1879年，美國(guó)霍普金斯大學(xué)研究生研究生埃德溫·霍爾（Edwin Herbert Hall）發(fā)現(xiàn)，將一個(gè)通電的長(zhǎng)方形金屬薄片放置于磁場(chǎng)中，居然在垂直于磁場(chǎng)和電流的方向上測(cè)到一個(gè)橫向的電壓！這個(gè)奇特的現(xiàn)象被命名為霍爾效應(yīng)?；魻栯妷撼７Q(chēng)為橫向電壓，以區(qū)別于沿電流方向的那個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓。橫向電壓的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流強(qiáng)度I 的大小都成正比, 而與金屬板的厚度d成反比。 霍爾效應(yīng)剛發(fā)現(xiàn)的那會(huì)兒，電子還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。所以無(wú)法解釋霍爾效應(yīng)的本質(zhì)究竟是什么。而現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，霍爾電壓的產(chǎn)生是因?yàn)樵诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子受到洛倫茲力作用，產(chǎn)生了一個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)，在與電流垂直的方向堆積起來(lái)，也形成一個(gè)橫向電壓。最終電壓阻止了電荷的繼續(xù)堆積，與洛倫茲力達(dá)到平衡。

霍爾效應(yīng)很快就在測(cè)量載流子濃度、測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁流體發(fā)電甚至汽車(chē)點(diǎn)火上得到了應(yīng)用。誰(shuí)也沒(méi)有想到，霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)100年后，由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將電子束縛在一個(gè)近乎二維的平面上，實(shí)現(xiàn)了“二維電子氣”。1980年，德國(guó)科學(xué)家馮·克利青（Klaus von Klitzing，1943-）發(fā)現(xiàn)：在1.5K度（攝氏-271度）和19.8T的極強(qiáng)磁場(chǎng)下，二維電子氣也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似霍爾效應(yīng)的現(xiàn)象，但是奇怪的是測(cè)量到的霍爾電壓并不是連續(xù)的，只能取一些間斷的數(shù)值，就像一個(gè)個(gè)臺(tái)階一樣，霍爾電壓和電阻的關(guān)系可以表示成某個(gè)整數(shù)和普朗克常數(shù)的關(guān)系式。由于出現(xiàn)了普朗克常數(shù)，因此這是一個(gè)量子效應(yīng)，被稱(chēng)為整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，他因此獲得1985年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

1982年，已經(jīng)是普林斯頓大學(xué)電子工程系教授的崔琦在整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，推測(cè)在二維電子氣更薄、溫度更低和磁場(chǎng)更強(qiáng)的條件下，也許還會(huì)有意想不到的奇跡發(fā)生。功夫不負(fù)有心人，崔琦和他的同事Horst Stormer用砷化鎵等半導(dǎo)體材料代替了傳統(tǒng)的二氧化硅，在85mK的低溫和280kG的磁場(chǎng)下，量子霍爾效應(yīng)方程的n居然可以取分?jǐn)?shù)值！也就是說(shuō)在克利青發(fā)現(xiàn)的“臺(tái)階”之間還有一些“小臺(tái)階”，這是一種全新的物質(zhì)形態(tài)，他們命名為“分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)”，最終獲得了1998年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

1939年正月初十，河南寶豐縣肖旗鄉(xiāng)，崔琦出生了。他父母雖然不識(shí)字，但卻有著獨(dú)到的眼光。眼看著崔琦小學(xué)畢業(yè)后因附近沒(méi)有中學(xué)而輟學(xué)務(wù)農(nóng)，崔母王雙賢克服了重重困難，將崔琦送到香港培正中學(xué)就讀，從此改變了人生。而崔琦的父母卻先后在1959和1968年去世。崔琦獲獎(jiǎng)后，名聲大噪。有一次，楊瀾在采訪中問(wèn)他：“你12歲那年如果不外出讀書(shū)，結(jié)果會(huì)怎么樣？”崔琦回答：“如果我不出來(lái)……我父母就不會(huì)死?！彼蠡诘昧飨铝搜蹨I。2003年，寶豐縣重建了崔琦故居，并專(zhuān)門(mén)辟了一個(gè)展覽館，當(dāng)?shù)氐墓賳T數(shù)次邀請(qǐng)，但一直等不到到主人的歸來(lái)。 2014年4月，75歲的崔琦帶著家人回到闊別63年的故鄉(xiāng)——寶豐縣肖旗鄉(xiāng)范寨村范莊自然村……