原創(chuàng) 戴希 返樸

他的研究興趣永遠(yuǎn)是由實(shí)驗(yàn)結(jié)果而非數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的美妙觸發(fā)的，這一點(diǎn)跟狄拉克和楊振寧有所不同。

撰文｜戴希（香港科技大學(xué)物理學(xué)系講座教授）

7月23日凌晨，我在線參加了ICAM年會(huì)上的紀(jì)念菲爾·安德森教授（Philip Warren Anderson，1923.12.13-2020.3.29）的專場(chǎng)研討會(huì)，來自佐治亞理工的Andrew Zangwill教授做了一個(gè)精彩紛呈的報(bào)告，帶著大家回顧了這位偉大的物理學(xué)家無比精彩的科學(xué)生涯。

剛剛離世的安德森教授是普林斯頓大學(xué)物理系的榮休教授，他于1977年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，是凝聚態(tài)物理的奠基人之一。對(duì)我來說感觸最深的，就是菲爾的研究興趣永遠(yuǎn)是由實(shí)驗(yàn)結(jié)果而非數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的美妙觸發(fā)的，這一點(diǎn)跟狄拉克和楊振寧有所不同。

上世紀(jì)50年代，他到貝爾實(shí)驗(yàn)室以后的第一個(gè)研究課題，是如何從理論上描述反鐵磁體材料及其相變，在研究中，他提出超交換和自發(fā)對(duì)稱破缺的概念。然后他的興趣轉(zhuǎn)到無序電子體系，其背景就是如何通過摻雜使得半導(dǎo)體導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)問題。

50年代末，他的興趣轉(zhuǎn)到超導(dǎo)體，從研究超導(dǎo)體的集體激發(fā)模式到發(fā)現(xiàn)Anderson-Higgs機(jī)制，再?gòu)某瑢?dǎo)體的相位漲落到約瑟夫森隧道效應(yīng)，其背后都是重要的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)問題。

70年代開始，他的主要興趣又回到磁學(xué)，這次他受到材料學(xué)家Matthias的影響。當(dāng)時(shí)Matthias制備了一系列磁性金屬和非磁性金屬形成的合金材料，他請(qǐng)菲爾考慮一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)問題，就是這些合金有沒有磁性，如果有磁性如何給出理論描述？在對(duì)這個(gè)問題的研究過程中，菲爾提出了安德森模型和解決Kondo問題的關(guān)鍵思想——重整化。通過對(duì)這類體系的思考，他又產(chǎn)生了自旋液體的想法，也就是共振價(jià)鍵態(tài)（RVB）。

菲爾的學(xué)術(shù)生涯最后面對(duì)的問題，就是銅基高溫超導(dǎo)體系的機(jī)理問題，這對(duì)他來說就好比是游戲打到最后一關(guān)跳將出來的超級(jí)大Boss。面對(duì)這個(gè)由實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家提出的艱巨挑戰(zhàn)，菲爾又一次早早地交卷了，他給出的答案跟常規(guī)超導(dǎo)體的BCS理論完全不同，是基于摻雜共振價(jià)鍵態(tài)的全新超導(dǎo)理論。雖然說菲爾后來對(duì)自己提出的這一理論發(fā)生過動(dòng)搖，但最后他還是回到了最初的想法。也許有些同學(xué)會(huì)有不同意見，但我的看法是，這就是解釋高溫超導(dǎo)機(jī)理的正確理論，也是他偉大的學(xué)術(shù)生涯里最后的高峰。

下面，我來介紹一下這個(gè)報(bào)告中最令我印象深刻的一些片段。

圖0: 安德森教授的肖像畫。作者是我的好朋友Titus Neupert，目前在瑞士蘇黎世大學(xué)任教。這幅畫是他2015年在普林斯頓擔(dān)任博士后期間所做，此后一直掛在普林斯頓大學(xué)物理系Jadwin Hall的走廊墻上。Zangwill教授把此畫作為這次演講的PPT封面。(本肖像畫的版權(quán)由Titus Neupert博士所有)

圖1: 菲爾·安德森教授對(duì)凝聚態(tài)物理思想的貢獻(xiàn)。滿滿的一屏，幾乎就是整個(gè)凝聚態(tài)物理的發(fā)展史。

圖2：菲爾·安德森教授的童年在UIUC（伊利諾伊大學(xué)香檳分校）度過。

圖3：安德森教授在哈佛取得博士學(xué)位，那一年哈佛物理系理論物理專業(yè)的學(xué)生中有十一位選擇了Schwinger作為導(dǎo)師，只有菲爾選擇師從Van Vleck教授研究量子化學(xué)。正是這位Van Vleck教授提出了滿殼層原（離）子的Van Vleck順磁性，而2010年我們把Van Vleck教授的理論推廣到固體系統(tǒng)，建立了描述磁性摻雜拓?fù)浣^緣體中鐵磁性的“Van Vleck機(jī)制”。

圖4：菲爾·安德森教授的博士論文《關(guān)于NH3分子微波吸收譜的線寬問題研究》。

圖5：菲爾·安德森教授第一次在美國(guó)物理學(xué)會(huì)三月會(huì)議上作邀請(qǐng)報(bào)告，那一年他27歲。在我認(rèn)識(shí)的朋友中，第一次做三月會(huì)議邀請(qǐng)報(bào)告時(shí)的年齡比菲爾小的只有一位。

圖6：菲爾·安德森教授最推崇的凝聚態(tài)理論研究范式，就是從對(duì)實(shí)際材料體系的深刻理解出發(fā)，提煉出最簡(jiǎn)單的模型，安德森模型、安德森局域化、共振價(jià)鍵等，都是這方面的典范。

圖7：1993年菲爾在美國(guó)國(guó)會(huì)關(guān)于超級(jí)對(duì)撞機(jī)建設(shè)的聽證會(huì)上，與溫伯格教授各執(zhí)一詞。如今看來，按照Zangwill教授的說法，兩位大物理學(xué)家都言重了，粒子物理學(xué)家至今還有許多問題可做，美國(guó)的高能物理也沒有“死亡”。

圖8：菲爾總結(jié)了四條他對(duì)科學(xué)的深刻理解。關(guān)于第一點(diǎn)，也就是我們常常掛在嘴上的“少數(shù)人掌握真理”的觀點(diǎn)。關(guān)于第二點(diǎn)，我很遺憾沒能有機(jī)會(huì)問問他對(duì)人工智能的看法。關(guān)于第三點(diǎn)，我能想到的例子就是“幸存者偏差”問題。而關(guān)于最后一點(diǎn)的深刻思考將超越實(shí)證科學(xué)的范疇而走向某種先驗(yàn)的、近乎神學(xué)的觀念。

圖9：這是一個(gè)悲傷的故事。1954年菲爾·安德森教授在東京大學(xué)久保亮五教授的研究組里進(jìn)行了半年的學(xué)術(shù)休假，回美國(guó)之前，菲爾送給久保教授一盆花，叫做“Japanese quince”, (中文似乎稱作刺梅)。久保教授把它移植到自己家的后院里。這盆象征著日美兩國(guó)科學(xué)家友誼的花每年都開得很好，上圖的右上角就是久保教授的小女兒去年三月拍的刺梅花開的美景。到了今年三月，這株植物突然就枯死了，而在短短一個(gè)多星期之后就傳來了安德森教授過世的噩耗。也許，正如《紅樓夢(mèng)》里黛玉說的，人世間致美之物都是通靈性的吧。

最后，大家如果對(duì)這個(gè)精彩的報(bào)告有興趣，可點(diǎn)擊文末“閱讀原文”進(jìn)入返樸微博主頁(yè)觀看錄像。

原標(biāo)題：《戴希：安德森教授紀(jì)念會(huì)上那些讓人印象深刻的片段》

閱讀原文