這位理論物理學(xué)家因在無序性和磁性材料方面的工作獲得了諾貝爾獎,
但這遠(yuǎn)不足以表彰他在凝聚態(tài)物理學(xué)界無與倫比的貢獻(xiàn)。
菲利普·沃倫·安德森(Philip Warren Anderson,1923—2020)是20世紀(jì)下半葉最富有成就也是最重要的物理學(xué)家之一。在貝爾實驗室、劍橋大學(xué)和普林斯頓大學(xué)的五十多年的職業(yè)生涯中,他憑借超凡的品味、深刻的洞察力和非凡的創(chuàng)造力,一直在努力探索大自然的規(guī)律。
安德森將多體物理學(xué)融入了固體物理的理論中,從而推動了如今的凝聚態(tài)物理學(xué)的誕生,他在這方面的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超他人。他在1984年所著的《凝聚態(tài)物理學(xué)的基本概念》(Basic Notions of Condensed Matter Physics)中指出,要想對含有1023個粒子的系統(tǒng)進(jìn)行描述,應(yīng)當(dāng)構(gòu)建并使用模型哈密頓量,而不是求解多體系統(tǒng)的薛定諤方程。在過去的幾十年里,這一觀點已經(jīng)成為各種凝聚態(tài)物理教材中的主流思想。
另一位諾貝爾獎得主皮埃爾-吉勒·德熱納(Pierre-Gilles de Gennes)非常欽佩安德森,曾經(jīng)形容他為“固體物理學(xué)界的教皇”。這個綽號頗為貼切,因為安德森確實就像是建立起了這個領(lǐng)域的一系列信條。忠實的追隨者們時刻關(guān)注著他的每一句話,許多人還會努力揣測并嘗試證明他的觀點。但在安德森自己看來,他是一個不受規(guī)矩束縛的反叛者,總是對自然規(guī)律背后的原因有著永遠(yuǎn)無法滿足的好奇心。本文將具體介紹安德森的生活和科研工作,闡述他給物理世界帶來的巨大影響。
來自中西部的少年
安德森雙親的祖先分別是來自蘇格蘭和愛爾蘭的移民,他們都參加過美國獨立戰(zhàn)爭,子孫后代在印第安納州西部肥沃的土地上定居,經(jīng)營農(nóng)莊。并不是所有人都喜歡干農(nóng)活,比如安德森的外公和舅舅,他們在克勞福德斯維爾的沃巴什學(xué)院從事拉丁文、數(shù)學(xué)和英文的長期教學(xué)工作。安德森的父親和叔叔都是植物病理學(xué)家。安德森在厄巴納-香檳長大,因為他的父親是伊利諾伊大學(xué)香檳分校的教授。他也會時?;氐娇藙诟5滤咕S爾,與家里的親屬保持密切的聯(lián)系。他的家族具有典型的印第安納人氣質(zhì),熱愛國家,勇于質(zhì)疑,而又細(xì)致敏感。
高中時期,安德森成績優(yōu)異,而且擅長跑步、網(wǎng)球和速滑等運(yùn)動。他參加了生物和棋類社團(tuán),每年都會參演學(xué)校舉辦的演出,在畢業(yè)典禮上創(chuàng)作并朗誦自己的作品。他的高中畢業(yè)相冊上寫著“不可兒戲”(“The Importance of Being Earnest”),這是作家奧斯卡·王爾德(Oscar Wilde)的一部戲劇作品的名字。
那時,安德森經(jīng)常跟著父親,和伊利諾伊大學(xué)的教職員工們一起在周末聚會。他們遠(yuǎn)足、游泳、打壘球,并且經(jīng)常討論飽含左翼思想的政治話題。安德森深受影響,在以后的人生中一直對社會公正抱有堅定的信念。正是通過這些聚會活動,安德森結(jié)識了物理系主任惠勒·盧米斯(F. Wheeler Loomis),并在他的推薦下獲得了哈佛大學(xué)的獎學(xué)金。
安德森大學(xué)二年級時,美國參加了第二次世界大戰(zhàn)。他急于為國效力,因此從物理專業(yè)轉(zhuǎn)到了能夠快速畢業(yè)的電子物理專業(yè),這是哈佛為鼓勵學(xué)生參軍而特別設(shè)置的專業(yè)。畢業(yè)后,安德森在美國海軍研究實驗室做了兩年的微波工程師工作,這段經(jīng)歷使他意識到,自己還是應(yīng)該回到理論物理方向施展才能。戰(zhàn)爭結(jié)束后,安德森重回母校,攻讀博士學(xué)位。他發(fā)現(xiàn),之前的電子物理專業(yè)連量子理論都沒有涉及,所以此時的他迫切希望能夠在哈佛接受正統(tǒng)的物理學(xué)教育。
像安德森一樣,戰(zhàn)爭期間的許多學(xué)生專注于戰(zhàn)事相關(guān)的工作,或是直接投身于軍營。等到戰(zhàn)爭結(jié)束后,有一大批學(xué)生回到了校園,申請讀研。于是,許多具備優(yōu)秀理論素養(yǎng)的學(xué)生都跟安德森一樣在同一時間來到了哈佛。有十一名學(xué)生選擇跟隨學(xué)校新聘的明星教授朱利安·施溫格(Julian Schwinger),從事核物理研究工作。而安德森則表現(xiàn)出了他此后頻繁展現(xiàn)的反主流精神,刻意地找了個不喜歡核物理的借口,轉(zhuǎn)而跟從約翰·范弗萊克(John Van Vleck),并首次對小分子微波吸收譜進(jìn)行了完整的量子力學(xué)計算。
安德森于1949年1月畢業(yè),他的博士畢業(yè)論文至今仍被廣泛引用。然而,他的求職過程卻頗為艱難。面試官對分子物理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)聘者并不太感興趣,他們更傾向于尋找核物理方面的專家。最后,通過范弗萊克安排的一次面試,安德森加入了貝爾實驗室由威廉·肖克利(William Shockley)領(lǐng)導(dǎo)的課題組,從事固體物理研究,這是美國當(dāng)時在這一領(lǐng)域的唯一一個研究小組。
貝爾實驗室
20世紀(jì)中葉,貝爾實驗室可以說是世界上最出色的研究機(jī)構(gòu)。安德森在貝爾實驗室收獲了很多,實驗室也因他的加入而受益頗豐。在最初的幾個月里,他研讀了弗雷德里克·塞茨(Frederick Seitz)于1940年完成的著作《現(xiàn)代固體理論》(The Modern Theory of Solids),并證實了肖克利提出的關(guān)于鈦酸鋇陶瓷氧化物中的鐵電性起源的猜想,還向一個學(xué)術(shù)期刊俱樂部推薦了萊納斯·鮑林(Linus Pauling)提出的利用共振價鍵理論解釋金屬結(jié)合力的論文。
和之前的許多人一樣,安德森很快便對肖克利的專橫態(tài)度失望不已。他轉(zhuǎn)而向貝爾實驗室的另外三名杰出學(xué)者尋求指導(dǎo),他們分別是格雷戈里·萬尼爾(Gregory Wannier)、科尼爾斯·赫林(Conyers Herring)和查爾斯·基泰爾(Charles Kittel)。萬尼爾的教導(dǎo)使他愛上了統(tǒng)計力學(xué);赫林不僅教給他固體物理的知識,還向他傳授了許多文學(xué)方面的知識;基泰爾引導(dǎo)他了解磁學(xué),并且特別建議他在反鐵磁性方面展開研究,因為當(dāng)時剛出現(xiàn)的磁性中子散射技術(shù)正好可以用于這方面的實驗研究。
1952年1月,安德森向《物理評論》(Physical Review)提交了關(guān)于反鐵磁性的量子近似理論的論文。這篇文章具有非常重要的歷史意義,正是在這篇文章中,自發(fā)對稱性破缺的概念被首次提出。在一些情況下,系統(tǒng)的哈密頓量對于某種對稱變換具有不變性,但系統(tǒng)會自發(fā)地從多個簡并的對稱構(gòu)型中選擇該種對稱變換從而失去對稱性,這樣的現(xiàn)象被叫作自發(fā)對稱性破缺。安德森在對這一現(xiàn)象進(jìn)行討論時,提到了與后來所謂的戈德斯通模(Goldstone mode)頗為類似的內(nèi)容。直到十年之后,他在對稱性破缺方面的觀點才得到人們的關(guān)注。
日本理論物理學(xué)家久保亮武(Ryogo Kubo)在認(rèn)識安德森之后不久,便邀請他去東京參加首屆國際理論物理學(xué)大會,并希望他來自己的研究組參觀六個月。貝爾實驗室批準(zhǔn)了安德森的無薪假期——富布萊特基金會付了他的薪水。1953年9月,他攜妻子喬伊斯(Joyce)和女兒蘇珊(Susan)抵達(dá)了日本(見圖3)。
在東京的大會上,安德森在主題報告環(huán)節(jié)現(xiàn)場提問了五六次,他發(fā)現(xiàn)自己跟費(fèi)利克斯·布洛赫(Felix Bloch)、拉爾斯·昂薩格(Lars Onsager)、內(nèi)維爾·莫特(Nevill Mott)等頂級理論物理學(xué)家都能非常順利地交流。隨后,安德森自己所做的關(guān)于當(dāng)代磁學(xué)研究的演講也得到了久保亮武和其他日本青年物理學(xué)家們的好評,這使他信心大增。在回家的路上,他意識到,自己不再只是個固體物理學(xué)界的入門新手。他已經(jīng)具備了足夠的能力和研究思想,完全可以獨立開展理論物理的研究工作。
在貝爾實驗室最初的十五年里,由他自己獨立完成的論文基本都是直觀論點與詳細(xì)計算的完美結(jié)合。其中包括他將庫侖效應(yīng)與解釋超導(dǎo)現(xiàn)象的巴丁-庫珀-施里弗(Bardeen-Cooper-Schrieffer,BCS)模型的整合工作,以及另外兩篇令他獲得1977年諾貝爾物理學(xué)獎的論文。
安德森發(fā)現(xiàn),原本正常傳播的波可以被無序介質(zhì)限制在某個區(qū)域內(nèi),這引起了諾貝爾獎評委的關(guān)注。貝爾實驗室的喬治·費(fèi)埃爾(George Feher)收集了摻雜的硅晶體中的自旋共振數(shù)據(jù),安德森利用這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)構(gòu)建出了一種簡單的無序晶格中的電子運(yùn)動模型,并對其進(jìn)行了分析。他由此猜測并繼而證明,這種無序晶格會明顯抑制量子隧穿效應(yīng),導(dǎo)致原本自由傳播的電子波函數(shù)被約束在局部區(qū)域內(nèi),這一現(xiàn)象現(xiàn)在被稱為安德森局域化。和自發(fā)對稱性破缺類似,這一想法直到論文發(fā)表很久之后才被他的同事相信并理解。
諾貝爾獎評審委員會關(guān)注的另一篇論文,是安德森對不成對自旋的原子嵌入無磁性金屬時磁矩持久性的研究。安德森從同事伯納德·馬蒂亞斯(Bernd Matthias)那里獲得了相關(guān)數(shù)據(jù),并花了數(shù)周的時間仔細(xì)研究。這篇關(guān)于磁矩的論文是他所有文章中最為出色的一篇。在文章中,他總結(jié)了實驗情況,討論了以往關(guān)于這個課題的理論,然后給出了一個模型哈密頓量,先定性討論了特殊情況,然后使用哈特里-??耍℉artree–Fock)方法進(jìn)行了分析,由此得出結(jié)論,最后給出他所估計的極限。
安德森喜歡與實驗人員聊天,對實驗涉及的技術(shù)細(xì)節(jié)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。他花了大量的時間理解實驗的動機(jī)和策略,也喜歡自己動手處理原始數(shù)據(jù)。在1999年美國物理學(xué)會組織的一次口述歷史訪談中,他稱自己“六成是理論物理學(xué)家,四成是實驗物理學(xué)家”,盡管,他從來沒有親自完成過一次實驗。
劍橋
1961—1962年間,安德森利用休假在劍橋大學(xué)訪問了一年。在此期間,他只發(fā)表了一篇小論文,但他的影響卻直接使得另外兩位物理學(xué)家獲得了諾貝爾獎。其中一位是布萊恩·約瑟夫森(Brian Josephson),他在安德森的研究生課上了解了對稱性破缺。課后,約瑟夫森和安德森花了幾個小時的時間討論宏觀超導(dǎo)波函數(shù)相位的含義。不到一年之后,約瑟夫森發(fā)表了一篇簡短的論文,預(yù)言了直流和交流約瑟夫森效應(yīng)。由于這項工作,約瑟夫森在1973年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
對2013年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的彼得·希格斯(Peter Higgs)來說,安德森也起到了同樣重要的作用。在與劍橋的粒子物理學(xué)家的日常茶會上,安德森了解到,現(xiàn)有的規(guī)范場理論無法使原子核中攜帶弱力的粒子具有質(zhì)量。安德森靈光一閃,意識到如果改變一些變量,他早些年研究過的BCS超導(dǎo)模型中的庫侖效應(yīng),恰好就與基本粒子的質(zhì)量密切相關(guān)。1963年,安德森在《物理評論》上發(fā)表了相關(guān)文章。希格斯敏銳地意識到,在安德森的想法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮相對論的影響,就可能是最后的答案。
休假結(jié)束后,安德森和妻子都對英國頗有好感,于是安德森愉快地接受了劍橋物理系主任莫特的邀請,在固體物理理論組擔(dān)任半職教授。貝爾實驗室也同意安德森在實驗室的工作時間縮短為原來的一半。從1967年到1975年,他利用十月到三月的時間在劍橋從事教學(xué)工作并指導(dǎo)研究生。這期間他從事的一些工作列在圖4中。
安德森的一個重要貢獻(xiàn)是對近藤效應(yīng)的解釋。近藤效應(yīng)是指,摻有磁性雜質(zhì)的非磁性金屬,在溫度降低的過程中,電阻會出現(xiàn)一個極小值。要解釋這一現(xiàn)象,必須構(gòu)建出可以描述基態(tài)自旋構(gòu)型的理論模型。這個問題是20世紀(jì)60年代最具挑戰(zhàn)性的電子多體問題。1970年,安德森找到了解決問題的方法。他先與兩位合作者共同完成了一篇復(fù)雜的論文,又獨自撰寫了一篇更為簡潔優(yōu)雅的論文。這兩篇文章對重整化群方法的發(fā)明和運(yùn)用,整整早于肯尼斯·威爾遜(Kenneth Wilson)一年。
幾年后,安德森和杰出的威爾士物理學(xué)家薩姆·愛德華茲(Sam Edwards)共同提出了一個模型,用以描述一種叫作自旋玻璃的奇異金屬合金中的磁性行為。他們對自旋基態(tài)進(jìn)行了近似求解,但在試圖優(yōu)化結(jié)果的過程中很快發(fā)現(xiàn),無序性和沖突約束同時存在,這表明其中的計算量將隨著系統(tǒng)中自旋數(shù)量的增加呈指數(shù)增長。
同樣的計算量暴增現(xiàn)象也出現(xiàn)在許多物理學(xué)之外的領(lǐng)域,比如著名的推銷員最佳路線問題。雖然難以精確計算,但安德森的模型多年以來還是一直很受歡迎,因為他的模型所能描述的內(nèi)容已經(jīng)超出了物理學(xué)的范圍,只要稍微改動一些變量,就可以應(yīng)用于飛機(jī)調(diào)度、郵件遞送、模式識別、集成電路設(shè)計、信息編碼等非物理問題。
多者異也
1972年,安德森發(fā)表了一篇文章,題目是《多者異也:破缺的對稱性與科學(xué)層級結(jié)構(gòu)的本質(zhì)》(More is different: Broken symmetry and the nature of the hierarchical structure of science)。這篇文章反駁了許多高能物理學(xué)家的說法,他們聲稱自己所在的領(lǐng)域比固體物理更為基礎(chǔ)和重要。幾十年來,高能物理學(xué)家一直利用這種觀點提高自己的聲望,并以此向政府申請巨額資金,以規(guī)劃、建造和維護(hù)他們工作所需的大型粒子加速器。
安德森部分地承認(rèn)還原論的觀點,即我們在自然界中所看到的一切,必然與基本粒子的已知性質(zhì)一致。但他并不認(rèn)為,多粒子系統(tǒng)的復(fù)雜行為可以直接從粒子物理學(xué)的規(guī)則中推導(dǎo)出來。事實恰恰相反,自然在不同尺度上都存在著等待我們發(fā)現(xiàn)的基本規(guī)律和法則。只存在于微米尺度上的那些法則,其基本程度絲毫不亞于基本粒子尺度上的物理規(guī)律。諸如對稱性破缺這樣的機(jī)制,如果只把目光集中在納米尺度,就幾乎無法找到其出現(xiàn)的原因。
“潮濕”就是一個典型的例子。如果研究者只熟悉單個分子的特性及其相互作用,就無法感受到潮濕這樣一種奇妙的屬性。一個人必須經(jīng)歷過潮濕,才能利用某種語言來理解它。
安德森在《多者異也》中提出的層展的觀點,不僅在凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域引起了極大共鳴,就連化學(xué)家、生理學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家以及那些被分子生物學(xué)邊緣化了的、研究宏觀尺度的生物學(xué)家們,都紛紛開始強(qiáng)調(diào)自己的專業(yè)具有獨特的基礎(chǔ)性。還有人在回應(yīng)安德森的文章中進(jìn)一步提出,當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模足夠大時,應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而非對稱性的減少。
十年后,安德森和一批科學(xué)家成立了圣菲研究所。這是一個專注于復(fù)雜系統(tǒng)研究的機(jī)構(gòu),可以說是復(fù)雜系統(tǒng)和非線性動力學(xué)研究的一方沃土。來自經(jīng)濟(jì)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等領(lǐng)域的專家在這里齊聚一堂。
普林斯頓
1975年,安德森把他在劍橋的半職教授崗位換成了普林斯頓大學(xué)的半職崗位。他的教學(xué)方式還跟在劍橋時一樣,雜亂而不系統(tǒng),好在是給高年級學(xué)生授課,他可以更自由地表達(dá)自己的想法。在經(jīng)歷了近10年的教學(xué)工作之后,他最終寫出了一本凝聚態(tài)領(lǐng)域的經(jīng)典教科書:《凝聚態(tài)物理學(xué)的基本概念》。這本書出版之后,他也正式從貝爾實驗室退休,將普林斯頓的半職工作改成了全職。
安德森在普林斯頓保持著一貫的研究風(fēng)格:深入研究實驗數(shù)據(jù);樂于尋找那些實驗數(shù)據(jù)與當(dāng)前理論不符的“異?,F(xiàn)象”;嘗試構(gòu)建能夠體現(xiàn)物理本質(zhì)的模型哈密頓量(安德森認(rèn)為,這一項占據(jù)了他90%的工作時間)。他超凡的直覺經(jīng)常可以幫助他直接找到答案,但他在數(shù)學(xué)的技術(shù)細(xì)節(jié)上則越來越需要依靠他人。于是,他招募了三位同事,并敦促他們構(gòu)建一套關(guān)于無序性誘導(dǎo)波局域化的標(biāo)度理論。
在四人的共同努力之下,安德森之前提出的波局域化結(jié)果完美地得到了體現(xiàn),并且這一結(jié)果也從原來的3維推廣到了2維和1維的情況。
做安德森的研究生并不容易,因為他幾乎從不在計算方面提供指導(dǎo)。不少學(xué)生將他對研究生的指導(dǎo)方式比作“神諭”。學(xué)生們經(jīng)常在與他開會之后,一頭霧水地離開會議室,根本不懂他想表達(dá)什么,直到幾周甚至幾個月之后,才會恍然大悟。俄國物理學(xué)家阿納托利·拉金(Anatoly Larkin)曾經(jīng)說過:“上帝通過安德森向我們講話,但我們并不知道,上帝為什么選擇了這么一位難以理解的代言人?!?/p>
超導(dǎo)超級對撞機(jī)
1970年,安德森從美國物理學(xué)會會議上的一個小組得知,建設(shè)國家加速器實驗室(即后來的費(fèi)米實驗室)的預(yù)算可能會威脅到全國其他“小型科學(xué)”項目的資金。他隨即在《新科學(xué)家》雜志上撰文,對高能物理學(xué)界實踐的“大科學(xué)”項目提出了批評。多年后,他再次站了出來,反對超導(dǎo)超級對撞機(jī)(SSC)的建造。SSC是美國建造的一臺用于測試粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的巨型機(jī)器。
1993年8月4日,安德森和標(biāo)準(zhǔn)模型的主要奠基者、理論物理學(xué)家史蒂文·溫伯格(Steven Weinberg),在一場聽證會上背對背地接受加速器建設(shè)項目的相關(guān)質(zhì)詢。溫伯格為加速器項目的辯護(hù)始終圍繞著這項研究工作的基礎(chǔ)性,而安德森則認(rèn)為,以犧牲其他同等重要的研究領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)為代價,對標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行證實或證偽,這是很不合理的。要知道,許多領(lǐng)域還有更具實際價值的課題亟待研究。在聽證會結(jié)束的兩個月之后,加速器項目被叫停,盡管當(dāng)時已經(jīng)有一大筆錢投入到了項目之中。
科學(xué)史的研究者們普遍認(rèn)為,SSC項目的最終下馬其實與科學(xué)家之間的辯論并無太大關(guān)聯(lián)。政府選擇放棄的真正原因,應(yīng)當(dāng)歸咎于這個項目不斷增加的成本預(yù)算,糟糕的項目管理,以及政客之間的政治博弈。盡管如此,直到今天,還是有人將這次失敗歸咎于安德森。
高溫超導(dǎo)
1986年,整個凝聚態(tài)物理領(lǐng)域出現(xiàn)了一場巨大的變革。陶瓷氧化銅材料在前所未有的高溫環(huán)境下出現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。安德森長期關(guān)注超導(dǎo)研究,他是第一個對新的超導(dǎo)現(xiàn)象提出解釋的理論物理學(xué)家。他的理論具有開創(chuàng)性,徹底拋棄了原先解釋傳統(tǒng)金屬和合金超導(dǎo)時使用的電子-光子相互作用機(jī)制,而是強(qiáng)調(diào)電子間的短程庫侖斥力。
安德森在論文中建議,對氧化物超導(dǎo)的研究應(yīng)當(dāng)使用幾年前約翰·哈伯德(John Hubbard)引入的哈密頓量作為鐵磁模型。順便提一下,安德森經(jīng)常宣稱他自己才是哈伯德模型的發(fā)明人,這也可以說是事實。至今無人求得哈伯德模型的精確解,安德森大致可以猜測出解的邊界范圍,其基態(tài)多體波函數(shù)與四十年前安德森與同事鮑林所研究的共振價鍵的電子態(tài)非常類似。
1987年3月,美國物理學(xué)會舉行了一次關(guān)于高溫超導(dǎo)主題的著名會議,大家稱其為“伍德斯托克物理大會”。安德森是會上第一個發(fā)言的物理學(xué)家,也是唯一一名出席第二天早晨的記者發(fā)布會的理論物理學(xué)家。其他理論物理學(xué)家對新發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體有不同的想法,而在此后二十年的時間里,安德森始終沒能使大多數(shù)同事接受自己的觀點。事實上,他的觀點一直在隨著新發(fā)現(xiàn)的實驗結(jié)果而不停變化。
安德森脾氣暴烈、爭強(qiáng)好勝。他跟幾乎所有的實驗物理學(xué)家都保持著很好的關(guān)系,但在跟理論物理學(xué)家的辯論中,卻經(jīng)常言辭激烈。糟糕的是,他對高溫超導(dǎo)理論的態(tài)度摻雜了過多的個人情緒,盡管他自己的想法也經(jīng)常變化,卻始終認(rèn)為其他物理學(xué)家的工作是錯誤的。
一部分人會以同樣的方式回應(yīng),從而使得這個領(lǐng)域逐漸變成了火藥味十足的格斗場,這令許多年輕人不愿意加入其中。如今,早年的敵意已經(jīng)散去,沒有任何一個理論能夠單獨解釋所有氧化物的超導(dǎo)現(xiàn)象。也許唯一能夠被廣泛認(rèn)可的就是安德森曾全力擁護(hù)的觀點:微妙的多體物理學(xué)才是問題的核心。
圓滿的一生
安德森在晚年生活中,經(jīng)常與物理學(xué)圈子之外的聽眾或讀者打交道。他會在期刊、雜志和報紙上發(fā)表論文和書評,討論的話題也不限于物理學(xué)。他會談?wù)撥娛乱?guī)模控制、復(fù)雜性、宗教、科學(xué)圈政治、未來學(xué)、文化沖突、科學(xué)的意義,等等。他認(rèn)為科學(xué)的結(jié)構(gòu)更像是彼此交錯的網(wǎng),而不是進(jìn)化樹或金字塔。1994年,他在為英國《每日電訊報》所寫的隨筆中說到,關(guān)于科學(xué),每個人都應(yīng)該知曉以下四點:科學(xué)不是民主;計算機(jī)不能代替科學(xué)家;統(tǒng)計數(shù)據(jù)有時會被誤用而且經(jīng)常被誤解;好的科學(xué)具有美學(xué)特質(zhì)。
這其中的第二點反應(yīng)了安德森對理論物理學(xué)中計算機(jī)的使用抱有一種特殊的態(tài)度。一方面,他羨慕一些朋友在計算方面所做的工作,比如威廉·麥克米蘭(William McMillan)和沃爾克·海涅(Volker Heine)。另一方面,和他這一代的大多數(shù)科學(xué)家相比,他更傾向于認(rèn)為具有創(chuàng)造力的從業(yè)者才能被認(rèn)為是該領(lǐng)域的杰出人物,這顯然很不公平。例如,這種傾向?qū)е滤p視物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算,懶得去熟悉這一學(xué)科的現(xiàn)狀。諷刺的是,近年來高溫超導(dǎo)方面的重要進(jìn)展,幾乎都來自對哈伯德模型及其變體的計算機(jī)模擬。
安德森熱愛知識、理性、文化和自然。在物理學(xué)以外,他還對運(yùn)動、政治、園藝、圍棋、羅馬式建筑等許多事物充滿熱情。他身邊的朋友都知道他為人熱情、慷慨、忠誠。他不止一次地幫助失意痛苦的學(xué)生或博士后重新回到正常生活。他很聰明,擅長講故事,但不擅長講笑話。在獲得諾貝爾獎的幾年之后,他戴著黑墨鏡,粘著假胡子,用假名參加了一個學(xué)術(shù)會議。在那次會議上,他的10%的演講主題中都帶著“安德森模型”這幾個字。
安德森的妻子喬伊斯在他的職業(yè)生涯中起到了不可或缺的作用。尤其是在貝爾實驗室全職工作的那段時間,在喬伊斯的精心照顧下,安德森的舉止樣貌都讓人感受到一股學(xué)術(shù)新星的氣質(zhì)。喬伊斯還會憑借英語專業(yè)的功底,幫助安德森潤色非技術(shù)性的文章段落。在七十年的婚姻生活中,安德森很少在下午5點之后仍然待在辦公室,因為他知道,家中的妻子正在等他回家。
50年來,菲利普·安德森可以說是理論物理學(xué)界最耀眼的巨星之一。貝爾實驗室為他提供了多年的幫助和支持,但他很少關(guān)注應(yīng)用方面的問題。然而,他的理論貢獻(xiàn)在物理學(xué)界的廣泛領(lǐng)域內(nèi)都產(chǎn)生了深刻的影響。未來的歷史學(xué)家一定會認(rèn)定,他是世界上最偉大的科學(xué)家之一。
資料來源 "Physics Today
本文作者安德魯·贊威爾(Andrew Zangwill)是亞特蘭大佐治亞理工學(xué)院物理系教授