安德烈·海姆（Andre Geim）教授廣為人知的成就莫過(guò)于與康斯坦丁·諾沃肖洛夫首次成功制備單層石墨烯并表征了它的物理性質(zhì)。二人因此分享了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
其實(shí)，海姆教授在手撕石墨的腦洞之前，早在1997年已報(bào)道了用磁懸浮讓一只活青蛙練就“輕功”。當(dāng)時(shí)這項(xiàng)成果讓同行大吃一驚。據(jù)海姆教授團(tuán)隊(duì)回憶，當(dāng)他們將實(shí)驗(yàn)結(jié)果告知周圍同事時(shí)，90%的人表示完全不信。該開(kāi)創(chuàng)性工作于2000年獲得搞笑諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
搞笑諾貝爾獎(jiǎng)（Ig?Noble?Prizes）由《科學(xué)幽默雜志》（Annals?of Improbable Research）舉辦，自1991年起每年在生物、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、文學(xué)等領(lǐng)域評(píng)出“乍看令人捧腹，隨后發(fā)人深省”的研究（research that makes people laugh and then think），是對(duì)瑞典皇家科學(xué)院頒發(fā)的“正經(jīng)”諾貝爾獎(jiǎng)的有趣模仿。
青蛙何以懸?。?/h3>
常識(shí)告訴我們，青蛙沒(méi)有磁性，不能與磁場(chǎng)發(fā)生作用。物理學(xué)中將這類不具或僅呈現(xiàn)微弱磁性的物質(zhì)歸為抗磁質(zhì)?？勾刨|(zhì)中分子或原子外的電子對(duì)在外加磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生抵觸磁場(chǎng)的斥力。該斥力方向與磁場(chǎng)方向相反，如同兩塊磁鐵同極相斥。所有物質(zhì)，包括人體，都能不同程度地抵抗外加磁場(chǎng)。
但為什么我們拿著磁鐵卻感受不到磁鐵對(duì)我們的排斥呢？因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度不夠大。理論計(jì)算表明，一塊10厘米長(zhǎng)的磁鐵要想懸浮起抗磁質(zhì)，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度至少要達(dá)到約10特斯拉（T，磁場(chǎng)強(qiáng)度單位）。而日常生活中使用的磁鐵表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度只有~0.5 T。即便是磁性超強(qiáng)的釹磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度也就1 T左右。因此，日常生活中我們無(wú)法感受到明顯的斥力。
海姆教授的“武器”
海姆教授當(dāng)時(shí)任職的荷蘭奈梅亨大學(xué)（University of Nijmegen）的強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室配有能產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)~500 T的超強(qiáng)電磁鐵?？勾刨|(zhì)在如此強(qiáng)的磁場(chǎng)中產(chǎn)生的斥力大到足以平衡物體自身重力，因而懸浮起來(lái)。1997年，海姆教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了用16 T的電磁場(chǎng)托舉活青蛙的論文（參考資料[3]）。
不僅青蛙，水滴、螞蚱、草莓、番茄、堅(jiān)果等抗磁質(zhì)，只要置于強(qiáng)磁場(chǎng)中合適的位置，使斥力和重力相平衡，統(tǒng)統(tǒng)都能在空氣中浮起來(lái)。浮起的活物還能在空中“游泳”、翻滾，并在實(shí)驗(yàn)后正常存活。
[水滴懸浮]
[螞蚱懸浮]
[草莓懸浮]
[番茄懸浮]
（以上視頻和圖片均來(lái)自參考資料[2]）
需要指出的是，磁懸浮列車使用的材料是電導(dǎo)體或超導(dǎo)體，與海姆教授研究用的抗磁質(zhì)不是一類物質(zhì)。但二者涉及的磁力與重力互相抵消的原理是一致的。
這項(xiàng)研究有什么用？
海姆教授的磁懸浮工作使得在地面、常溫下開(kāi)展微重力研究成為可能。例如，利用這項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家們無(wú)需飛到外太空便能觀察晶體在無(wú)重力環(huán)境下的生長(zhǎng)過(guò)程。
此外，海姆教授團(tuán)隊(duì)使用青蛙、草莓等在大眾眼中不怎么“科學(xué)”的物品傳遞了科學(xué)研究并非木訥、枯燥、乏味的觀點(diǎn)。繼搞笑諾貝爾獎(jiǎng)后，2010年海姆教授又以手撕石墨制備出單層石墨烯斬獲“正經(jīng)”諾貝爾獎(jiǎng)。他不愧是一位把“拿諾獎(jiǎng)”當(dāng)“做游戲”的大師。
后記——海姆教授是首位諾貝爾獎(jiǎng)和搞笑諾貝爾獎(jiǎng)的雙料得主嗎？
答：不準(zhǔn)確。
參考資料：
[1]?Geim?Becomes First Nobel & Ig?Nobel Winner, Improbable Research Website,?https://www.improbable.com/2010/10/05/geim-becomes-first-nobel-ig-nobel-winner/
[2]?Diamagnetic Levitation, High Field Magnet Laboratory website,?https://www.ru.nl/hfml/research/levitation/diamagnetic-levitation/
[3]?M. V. Berry and A. K.?Geim,?Of Flying Frogs and?Levitrons,?Eur. J. Phys.?1997, 18, 307-313.
