在我們的周圍，存在著各種各樣的摩擦現象。我們能走路、坐定和工作，這都離不開摩擦。摩擦是普遍存在的。孱孱的流水里，甚至連能自由流動的空氣里也存在著摩擦。人們把流體地內摩擦也稱作粘滯性。物理學上用粘滯系數h（單位為泊）來表示流體粘滯性的大小。葡萄糖漿的粘滯系數h=6.6x1011泊，較大，水的粘滯系數h=8.01x10-3泊，較小。實際上所有流體都有不同程度的粘滯性。而且對于大多數液體，h隨溫度上升而下降。1957年12月1日，美國加利福利亞技術學院宣布：在液氦Ⅱ里，粘性系數小的測量不到。它是沒有粘滯系數的理想流體。
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在極低溫度下氣態氦轉變為液態氦。由于氦原子間的相互作用（范德華力）和原子質量都很小，很難液化，更難凝固。富同位素4He的氣液相變曲線的臨界溫度和臨界壓強分別為5.20K和2.26大氣壓，一個大氣壓下的溫度為4.215K.在常壓下，溫度從臨界溫度下降至絕對零度時，氦始終保持為液態，不會凝固，只有在大于25大氣壓時才出現固態。普通液氦是一種很易流動的無色液體，其表面張力極小，折射率和氣體差不多，因而不易看到它。液態4He包括性質不同的兩個相，分別稱為HeⅠ和HeⅡ，在兩個相之間的轉變溫度處，液氦的密度、電容率和比熱容均呈現
反常的增大。兩個液相HeⅠ和HeⅡ間的轉變溫度稱為λ點，飽和蒸氣壓下的λ點為2.172K，壓強增加時，λ點移向較低的溫度，兩個液相的相變曲線為一直線，稱為λ線。液氦具有一系列引人注目的特點，主要表現在以下幾方面。
超流動性普通液體的粘滯度隨溫度的下降而增高，與此不同，HeⅠ的粘滯度在溫度下降到2.6K左右時，幾乎與溫度無關，其數值約為3×10-6帕秒，比普通液體的粘滯度小得多。在2.6K以下，HeⅠ的粘滯度隨溫度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滯度在λ點以下的溫度時立刻降至非常小的值(＜10-12帕秒)，這種幾乎沒有粘滯性的特性稱為超流動性。用粗細不同的毛細管做實驗時，發現流管愈細，超流動性就愈明顯，在直徑小于10-5厘米的流管中，流速與壓強差和流管長度幾乎無關，而僅取決于溫度，流動時不損耗動能。
對HeⅡ性質的理論研究首先由F.倫敦作出。4He原子是自旋為整數的玻色子，倫敦把HeⅡ看成是由玻色子組成的玻色氣體，遵守玻色統計規律，玻色統計允許不同粒子處于同一量子態中。倫敦證明了存在一個臨界溫度Tc，當溫度低于Tc時，一些粒子會同時處于零點振動能狀態(即基態)，稱為凝聚，溫度愈低，凝聚到零點振動能狀態的粒子數就愈多，在絕對零度時，全部粒子都凝聚到零點振動能狀態，以上現象稱為玻色-愛因斯坦凝聚。L.蒂薩認為HeⅡ的超流動性起因于玻色-愛因斯坦凝聚。由于已凝聚到基態的HeⅡ原子具有最低的零點振動能，故有極大的平均自由程，能夠幾乎無阻礙地通過極細的毛細管。蒂薩首先提出二流體型，后來L.D.朗道修正和補充了此模型。二流體模型認為HeⅡ由兩部分獨立的、可互相滲透的流體組成，一種是處于基態的凝聚部分，熵等于零，無粘滯性，是超流體；另一種是處于激發態(未凝聚)的正常流體，熵不等于零，有粘滯性。兩種流體的密度之和等于HeⅡ的總密度，溫度降至λ點時，正常流體開始部分地轉變為超流體，溫度愈低，超流體的密度愈大，而正常流體的密度則愈小，在絕對零度時，所有原子都處于凝聚狀態，全部流體均為超流體。利用這個二流體模型可解釋關于液氦的許多力學和熱學性質。
熱傳導HeⅠ具有普通流體的導熱率，因而當減小壓強時，液氦出現激烈的沸騰現象。HeⅡ的導熱率要比HeⅠ高出106倍，比銅高出104倍。當溫度越過λ點，HeⅠ轉變為HeⅡ時，液氦從很壞的熱導體突然變為到目前為止最好的熱導體。由于HeⅡ的導熱率異乎尋常地高，其內部不可能出現溫差，因而內部不可能汽化，即不能沸騰。當利用抽氣方法減低蒸氣壓時，開始階段出現激烈的沸騰，溫度降低至λ點以下時，HeⅠ轉變為HeⅡ，沸騰突然停止，液面平靜如鏡，汽化只發生在液面。正常流體的導熱率與溫度梯度無關，純粹是反映物質性質的量，但HeⅡ的導熱率卻與溫度梯度甚至容器的幾何形狀有關。
氦膜任何與HeⅡ接觸的器壁上覆蓋一層液膜，液膜中只包含無粘滯性的超流體成分，稱為氦膜。氦膜的存在使液氦能沿器壁向盡可能低的位置移動。將空的燒杯部分地浸于HeⅡ中時，燒杯外的液氦將沿燒杯外壁爬上杯口，并進入杯內，直至杯內和杯外液面持平。反之，將盛有液氦的燒杯提出液氦面時，杯內液氦將沿器壁不斷轉移到杯外并滴下。液氦的這種轉移的速率與液面高度差、路程長短和障壁高度無關。
熱效應包括機-熱和熱-機兩種效應。盛有液氦的兩個容器用極細的毛細管C連通，注入液氦，溫度低于λ點，右側液面高于左側，形成壓強差Δp.液氦中低熵超流成分能從右側通過毛細管轉移到左側，而高熵的正常成分不能通過毛細管。這導致右側液氦的熵增加，左側的熵減少，這意味著右側溫度升高而左側溫度降低。這種由機械力引起的熱量遷移稱為機-熱效應。機-熱效應的逆過程稱為熱-機效應。右側液氦受熱后(吸熱Q)，低熵的超流成分減少，左側液氦中的超流成分通過毛細管流向右側，而正常成分不能通過毛細管，這導致右側液面升高形成壓強差。熱-機效應的“噴泉”裝置。帶毛細管噴嘴的無底玻璃管的填充金剛砂粉末P，用棉花C塞住底部，浸入液氦中。用光照射玻璃管，使管內的液氦溫度升高，超流成分激發成正常成分。管外的超流成分通過棉花塞向管內轉移，形成內外壓強差，液氦從噴嘴噴出。
第二聲波普通流體中的聲波是由密度交替變化形成的，稱密度波。1941年朗道發展了量子液體的流體動力學，預言在HeⅡ中除普通密度波(稱第一聲波)外，還存在另一種聲波，它是由液氦中超流成分(低熵，溫度較低)與正常流體成分(高熵，溫度較高)的相對運動形成的，稱為溫度波或熵波(第二聲波)。實驗證實了溫度波的存在。
3He是4He的同位素，在天然氦中所占比例小于10-7，通過人工核反應可得足夠數量的3He.3He的臨界溫度和臨界壓強分別為3.34K和1.17大氣壓。與4He一樣，在常壓下液態3He不會固化，在絕對零度附近需加34個大氣壓才能固化。1972年，D.D.奧舍羅夫等人在2mK低溫下發現了兩個3He的液態新相，分別稱為3He-A和3He-B，它們均為超流態。液態3He和4He在0.87K以上溫度時完全互溶，在該溫度以下則分離成兩相，按3He所占比例的多少分別稱為濃相(含3He較多)和稀相(含3He較少)，濃相浮于稀相之上(因3He比4He輕)。3He原子從濃相通過界面進入稀相時要吸熱，這就是稀釋致冷機的工作原理(見超低溫技術)。3He原子的電子總自旋為零，核自旋為1/2，故與電子一樣屬費米子，遵守費米-狄拉克統計，液態3He稱為費米液體，正常態的液態3He的性質可用朗道的費米液體理論描述。
在本世紀初的幾十年里，世界各國都在尋找氦氣資源，在當時主要是為了充飛艇。但是到了今天，氦不僅用在飛行上，尖端科學研究，現代化工業技術，都離不開氦，而且用的常常是液態的氦，而不是氣態的氦。液態氦把人們引到一個新的領域——低溫世界。
在液態空氣的溫度下，氦和氖仍然是氣體；在液態氫的溫度下，氖變成了固體，可是氦仍然是氣體。
要冷到什么程度，氦才會變成液體呢？
英國物理學家杜瓦在1898年首先得到了液態氫。就在同一年，荷蘭的物理學家卡美林·奧涅斯也得到了液態氫。液態氫的沸點是零下253攝氏度，在這樣低的溫度下，其他各種氣體不僅變成液體，而且都變成了固體。只有氦是最后一個不肯變成液體的氣體�？懒帧W涅斯決心把氦氣也變成液體。
1908年7月，卡美林·奧涅斯成功了，氦氣變成了液體。他第一次得到了320立方厘米的液態氦。
要得到液態氫，必須先把氫氣壓縮并且冷卻到液態空氣的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進一步下降，氫氣就變成了液體。
要得到液態氦，必須先把氦氣壓縮并且冷卻到液態氫的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進一步下降，氦氣才能變成液體。
液態氦是透明的容易流動的液體，就像打開了瓶塞的汽水一樣，不斷飛濺著小氣泡。
液態氦是一種與眾不同的液體，它在零下269攝氏度就沸騰了。在這樣低的溫度下，氫也變成了固體，千萬不要使液態氦和空氣接觸，因為空氣會立刻在液態氦的表面上凍結成一層堅硬的蓋子。
多少年來，全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實驗室能制造液態氦。直到1934年，在英國盧瑟福那里學習的前蘇聯科學家卡比查發明了新型的液氦機，每小時可以制造4升液態氦。以后，液態氦才在各國的實驗室中得到廣泛的研究和應用。
在今天，液態氦在現代技術上得到了重要的應用。例如要接收宇宙飛船發來的傳真照片或接收衛星轉播的電視信號，就必須用液態氦。接收天線末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下，否則就不能收到圖像。
然而，液態氦的奇妙之處還不在于低溫。
卡美林·奧涅斯是第一個得到液氦的科學家。他并不滿足，還想使溫度進一步降低，以得到固態氦。他沒有成功（固態氦是1926年基索姆用降低溫度和增大壓力的方法首先得到的），卻得到了一個沒有預料到的結果。
對于一般液體來說，隨著溫度降低，密度會逐漸增加。卡美林·奧涅斯使液態氦的溫度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，當溫度下降到零下271攝氏度的時候，怪事出現了，液態氦突然停止起泡，變成像水晶一樣的透明，一動也不動，好像一潭死水，而密度突然又減小了。
這是另一種液態氦�？懒帧W涅斯把前一種冒泡的液態氦叫做氦Ⅰ，而把后一種靜止的液態氦做氦Ⅱ。
把一個小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是過了一會，杯底出現了液態氦，慢慢地漲到跟杯子外面的液態氦一樣平為止。
把這個盛著液態氦的小玻璃杯提出來，掛在半空�？�，玻璃杯底下出現了液氦，一滴，兩滴，三滴……不一會，杯中的液態氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了嗎？不，玻璃杯一點也不漏。這是怎么回事呢？
原來氦Ⅱ是能夠倒流的，它會沿著玻璃杯的壁爬進去又爬出來。這是在我們日常生活中沒有碰到過的現象，只有在低溫世界才會發生。這種現象叫做“超流動性”，具有“超流動性”的氦Ⅱ叫做超流體。
后來，許多科學家研究了這種怪現象，又有了許多新的發現。其中最有趣的是1938年阿蘭等人發現的氦刀噴泉。
在一根玻璃管里，裝著很細的金剛砂，上端接出來一根細的噴嘴。將這玻璃管浸到氦Ⅱ中，用光照玻璃管粗的下部，細噴嘴就會噴出氦Ⅱ的噴泉，光越強噴得越高，可以高達數厘米。
氦Ⅱ噴泉也是超流體的特殊性質。在這個實驗中，光能直接變成了機械能。
大家還記得拉姆賽把各種物質放到液態空氣中的各種奇妙的實驗吧！各種物質放在液態氦里，情況就更奇妙了。
看！在液氦的溫度下，一個鉛環，環上有一個鉛球。鉛球好像失去了重量，會飄浮在環上，與環保持一定距離。
再看！在液氦的溫度下，一個金屬盤子，把細鏈子系著磁鐵，慢慢放到盤子里去。當磁鐵快要碰到盤子的時候，鏈子松了，磁鐵浮在盤子上，怎樣也不肯落下去。
真像是到了魔術世界！這一切，只能在液態氦的溫度下發生。溫度一升高，魔術就不靈了，鉛球落在鉛環上，磁鐵也落在金屬盤子里了。
這是低溫下的超導現象。
原來，有些金屬，在液態氦的溫度下，電阻會消失；在金屬環和金屬盤中，電流會不停地流動而產生磁場。這時候，磁場的斥力托住了鉛球和磁鐵，使它們浮在半空中。
在低溫下，出現了許多奇妙的物理現象。許多重要的物理實驗，都要在低溫下進行。
目前，世界各國的物理學家還在研究液態氦，希望通過液態氦達到更低的溫度，研究各種物質在低溫下會發生什么奇妙的變化，會有什么我們目前還不知道的性質。這就產生了物理學的一個新的分支——低溫物理學。
氦，這個奇妙的物質，一直在引起科學家們的注意�？茖W家們繼續研究氦，通過科學實驗，不斷地為氦寫下一頁又一頁新的歷史。
物理學家不僅僅得到了液態氦，還得到了固態氦，他們正在向絕對零度進軍（物理學把零下273.16攝氏度叫做絕對零度。這個溫度標叫做絕對溫標，用K表示。OK就是-273.16℃，而273.16K就是0℃）。從理論上講，絕對零度是達不到的，但是可以不斷接近它。液態氫的沸點是絕對溫標20.2度，液態氦的沸點是絕對溫標4.2度。在絕對溫標2.19度的時候，氦Ⅰ變為氦Ⅱ。1935年，利用“絕熱去磁”法，使液態氦冷到絕對溫標0.0034度；1957年，達到絕對溫標0.00002度；目前已達到跟絕對零度只相差0.000001度了。
天文學家也繼續研究著太陽元素。太陽上的氫“燃燒”變成了氦，以后的命運又如何呢？他們發現宇宙間有一些比太陽更熾熱的恒星，中心溫度達到幾億度。在這些恒星的核心，氫原子核已經都變成了氦原子核，氦原子核又相互碰撞，正在生成著碳原子核和氧原子核，同時放出大量的能。這類恒星橡心臟一樣，一會兒膨脹，一會兒收縮，很有規律。為什么會這樣？這也是因為氦在起作用。
天文學家還研究了銀河系內氫的含量和氦的含量的比值。根據這個比值，有人估算了銀河系的年齡有一二百億年。
氦的歷史并沒有完，人類認識氦的歷史也沒有完，而我們這本講氦的故事的小冊子，卻不得不結束了。
要問在發現氦和研究氦的歷史上誰的功勞最大呢？是天文學家詹森和羅克耶嗎？是化學家拉姆賽和物理學家克魯克斯嗎？是發明分光鏡的本生與基爾霍夫嗎？當然還要考慮把空氣、氫氣以及氦氣液化的漢普松、卡美林·奧涅斯等人的功勞。
很難說。在人類認識氦的歷史上，他們都有著自己的貢獻。氦僅僅是一種元素，但是發現它和認識它，是許多門科學——物理學、天文學、化學、地質學等的共同勝利，決不是某一個人的力量能夠完成的。
科學是沒有平坦的道路可走的，只有不畏艱險不怕困難的人才能攀登科學的高峰。通過氦的發現的歷史，我們看到許多科學家們正是這樣勇于實踐的人。他們有嚴謹的科學態度，對于實驗中的一點細微現象——一個小氣泡，第三位小數的細微差異，也不放過。他們不但愛問為什么，而且千方百計地去尋找答案。他們埋頭苦干，幾個月、一年、幾年堅持不懈，終于由紛亂的謎團中找出頭緒，得到了解答。他們永遠不滿足已有的成績，而是深入一步、再深入一步地鉆研。人們對氦的認識就是這樣逐步深入的。到現在為止，誰也不敢這樣說：“氦，我們已經完全認識清楚了�！笨赡茉谖磥淼氖辏覀兙湍芡耆臑槿祟愃�!!
