我原來和南京大學(xué)邵教授合作了《超導(dǎo)簡史》系列著作,寫了三篇文章:
然后由于很多其他原因,下面就不再贅述了……
事實(shí)上,最初構(gòu)思的第四章《 BCS》的主角就是安德森。 得知老人前幾天去世了,我很震驚,立刻開始悔悟。
過者不可勸,來者可追!
寫點(diǎn)東西,主要是關(guān)于老安德森先生的。
列舉所有這些,安德森做出了以下重大發(fā)現(xiàn):
1.約瑟夫森效應(yīng)
在超導(dǎo)簡史(三)中,我們提到了“約瑟夫森效應(yīng)”物理學(xué)家分,它可以在沒有電壓的情況下產(chǎn)生電流。 在約瑟夫森之前,科學(xué)家們只知道電子可以“隧道”,但約瑟夫森在1962年大膽預(yù)測“庫珀對”也可以隧道,反映了宏觀的“超電流”現(xiàn)象。
這種效應(yīng)以約瑟夫森的名字命名,他因此獲得了 1973 年諾貝爾物理學(xué)獎。
第一篇聲稱發(fā)現(xiàn)“約瑟夫森效應(yīng)”并進(jìn)行必要實(shí)驗(yàn)測試的論文實(shí)際上是菲利普·安德森和約翰·羅威爾。 他們于1963年發(fā)表了論文《約瑟夫森隧道效應(yīng)的可能觀察》。兩人申請了專利,該專利從未被執(zhí)行或受到質(zhì)疑。
與坐標(biāo)和動量之間的共軛關(guān)系類似,安德森還發(fā)現(xiàn)了相位和庫珀對數(shù)量之間的共軛關(guān)系。
近年來,“約瑟夫森效應(yīng)”被應(yīng)用于量子計算和磁測量。
美國約瑟夫森結(jié)陣列芯片
2.安德森本地化
事實(shí)證明,當(dāng)晶體的無序程度足夠大時,它就會“凍結(jié)”在某些勢場中。 這種“凍結(jié)”當(dāng)然不是一成不變的。 這意味著電子不會像大多數(shù)人想象的那樣。 系統(tǒng)越無序,電子就越像變成無頭蒼蠅,反而會變得“局域化”。
安德森定域化是后來凝聚態(tài)物理學(xué)發(fā)展的重要基石。
多重分形電子本征態(tài)的一個例子,原子系統(tǒng)中的安德森局域化轉(zhuǎn)變。
1977年,安德森和另外兩位物理學(xué)家因“磁性和無序系統(tǒng)電子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論研究”獲得諾貝爾物理學(xué)獎。 他的理論的基石是“安德森本地化”。
從這個基石出發(fā),誕生了“復(fù)雜性科學(xué)”的偉大思想,我們稍后會詳細(xì)闡述。
3. 對稱性破缺解釋了質(zhì)量的起源
安德森于 1962 年發(fā)表了一篇關(guān)于光如何獲得質(zhì)量的著名論文,并且是第一個使用蘭道和南陽一郎的“對稱性破缺”來解釋質(zhì)量起源的人,甚至早于希格斯。 因此,這篇論文在粒子物理史上具有劃時代的意義。
但安德森的論文只涉及非相對論領(lǐng)域,后來被希格斯、本杰明·李、基布爾等人發(fā)展和完善,所以后來被稱為“希格斯機(jī)制”而不是“安德森機(jī)制”。 安德森還親眼目睹希格斯玻色子榮獲 2012 年諾貝爾物理學(xué)獎。
著名草帽:希格斯勢
4.RVB理論
在《超導(dǎo)簡史》(第 3 部分)中,我寫道:
BCS理論在為人類打開超導(dǎo)之謎的同時,似乎也為人類關(guān)閉了一扇窗。 根據(jù)BCS理論預(yù)測,最高臨界溫度不會超過30K,遠(yuǎn)低于液氮的溫度(77K,即-196℃)。 這就像給人們潑了一盆冷水。 難道人類在面對超導(dǎo)現(xiàn)象的時候,就如同夸父追逐太陽一樣嗎? 無論他如何努力,都只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)地看著它,但卻永遠(yuǎn)無法觸碰它,更不用說使用它的力量了?
幾十年后,物理學(xué)家終于挨了一巴掌。 1986年,IBM的Bonoz和發(fā)現(xiàn)摻雜鑭的氧化銅的臨界溫度達(dá)到35K,打破了BCS理論。 的預(yù)測,使他們雙雙獲得 1987 年諾貝爾物理學(xué)獎。
當(dāng)科學(xué)界還在消化這一神奇現(xiàn)象時,1987年1月,休斯頓大學(xué)的朱敬武和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)了一種超導(dǎo)臨界溫度為93K的釔鋇銅氧化物材料,這簡直超出了人們的想象。 想象。 它是第一個進(jìn)入液氮溫度(77K)的材料。 人類從超低溫(液氦溫度)超導(dǎo)時代突然進(jìn)入了低溫(液氦溫度)超導(dǎo)時代。
釔鋇銅氧化物材料發(fā)明人:朱敬武。
這時,安德森走了上前。 早在貝爾實(shí)驗(yàn)室,他就發(fā)明了安德森哈密頓量,它描述了過渡金屬中電子的局域相互作用。 安德森將此理論應(yīng)用到氧化銅晶格中,提出了共振價鍵理論(RVB)。 在純氧化銅晶格中,相鄰銅原子的電子相互作用形成價鍵,將電子鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?但如果進(jìn)行摻雜,這些電子可能會形成“庫珀對”,這就是宏觀超導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)制。
由此,我們可以清晰地看到安德森早期研究“無序”的影子。
兩個電子形成庫珀對并與其他單元形成價鍵耦合
2014年,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)二維磁性材料中可以出現(xiàn)分?jǐn)?shù)粒子的一些證據(jù),這為RVB理論提供了支持。
2015年論文“方形量子反鐵磁體中的分?jǐn)?shù)激勵”
就憑這幾項(xiàng)重大研究(當(dāng)然他還有很多其他成就,我就不一一列舉了),安德森能被稱為“凝聚態(tài)物質(zhì)之父”嗎?
當(dāng)然不是。
我們還得依賴他的三本巨著《固體的概念》、《凝聚態(tài)物理基本概念》和《高溫超導(dǎo)銅酸鹽的超導(dǎo)性》嗎?
顯然不是。
安德森的三本書
真正奠定安德森歷史地位的是他在1972年發(fā)表的一篇名為《more is》(“more made a ”,或許翻譯為“不同的復(fù)雜性”)更好的文章。
這是復(fù)雜性科學(xué)領(lǐng)域劃時代的論文,強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn):
1.反思還原論的局限性
2.科學(xué)與科學(xué),按學(xué)科學(xué)習(xí)。 不同學(xué)科有明顯的層次物理學(xué)家分,不同層次有各自的基本發(fā)展原則。
是時候把這張圖拿出來了,雖然和本文無關(guān)
根據(jù)熱力學(xué)第二定律,萬物最終都會一起消亡。 世界上為何有如此多的謎團(tuán)? 人們一直對層出不窮的“突現(xiàn)現(xiàn)象”非常感興趣,但它們卻始終難以捉摸。 安德森的文章意義重大,因?yàn)樗鼮閺?fù)雜性科學(xué)提供了概念性的貢獻(xiàn),也可以說是科學(xué)的哲學(xué)思想。 隨后,大批科學(xué)家受到安德森文章的啟發(fā),投身于復(fù)雜性科學(xué)。
就具體的發(fā)現(xiàn)而言,在浩瀚的宇宙面前,一位偉大物理學(xué)家的一生只是杯水車薪。 對科學(xué)研究做出巨大貢獻(xiàn)的思想更是非凡而神圣。 從這個角度來說,安德森也算得上是物理學(xué)史上的圣人了!
