物理:文小刚忆安德森:他是20世纪凝聚态物理的一面旗帜( 二 )
虽然我不是安德森的学生 , 可在我事业早期和他几年的接触当中 , 他对我的影响深深地刻在了我的物理基因中 。
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安德森的物理学成就主要有哪些 , 究竟是怎样的人生经历使他成为凝聚态物理领域的大师?从下面的介绍中 , 我们或许会有所启发 。
【物理:文小刚忆安德森:他是20世纪凝聚态物理的一面旗帜】 整理|返朴
1923年12月13日 , P·W·安德森出生于美国印第安纳州 。 他的父亲是伊利诺伊大学的一位植物病理学教授 , 外祖父是一所大学的数学教授 , 舅舅曾是罗德奖学金获得者 , 后来成为一位英语教授 。 出生在这样一个具有浓厚学术背景的家庭 , 安德森从小就被家里的浩瀚藏书深深吸引 。 后来当别人问他何时萌发了对科学的兴趣时 , 他回答说:“我不记得有什么时候对科学没有兴趣 。 ”
虽然更多时候是自发地探索各种奇妙的知识 , 但父亲无疑鼓励了安德森的科学热情 。 他为儿子在地下室搭建了一套化学实验设备 , 配备了各种各样的化学物质 , 同时鼓励安德森收集蝴蝶标本 , 认识自然界的各种植物 。
对安森影响颇为深远的则是与父母在伊利诺伊大学的朋友们在周六的徒步旅行 。 安德森曾说 , 自己童年和青少年时期最快乐的时光就是和这群人一起徒步旅行、划独木舟、度假、野餐、围着篝火唱歌 。 在这些人当中 , 来自物理系的教授 Wheeler Loomis 更是引领他进入了物理的世界 。
安德森16岁时进入哈佛大学物理系学习 , 1943年本科毕业 , 进入美国海军研究实验室做研究 , 1949年在哈佛大学获得博士学位 。 在哈佛 , 安德森选择 John van Vleck 做为自己的导师 , 开展了对于谱线增宽问题的研究 。 与此同时 , 物理学家 Wendell Furry、Léon Brillouin、Julian Schwinger 是他的老师 , 包括托马斯·库恩(Tomas Kuhn , 科学哲学家 , 提出了科学革命中范式转移的概念)在内的一群聪明同学围绕在周围 。
安德森曾经强调过一个人所在的群体对其生活的重要性 。 在毕业之后 , 安德森选择进入贝尔实验室 , 部分原因也是为了追随自己欣赏的科学家同行 。 在那里 , 他与 William Shockley、John Bardeen、Charles Kittel、Conyers Herring、Gregory Wannier*等众多物理学家共事 。 他曾回忆说 , Kittel 激发了自己对于谱线增宽问题的兴趣 , 并带领 Wannier 和他进入反铁磁性这个领域;Wannier 教给他很多基本的方法和技巧;Herring 让他开始接触朗道和莫特(Nevill Mott)的思想;从 William Shockley、AlanHolden 和 Betty Wood 身上 , 他学习到了晶体学和固体物理的知识 。
*注:William Shockley 和 John Bardeen 因为对半导体的研究和晶体管效应的发现而获得1956年诺贝尔物理学奖 , John Bardeen 后来因为提出超导的BCS理论再次获得1972年诺贝尔物理学奖 。 Charles Kittel 著有经典教材《固体物理导论》(Introduction to Solid State Physics) 。 Conyers Herring和Gregory Wannier 是固体物理中能带理论的奠基者 。
1958年 , 安德森提出了电子局域化理论 , 以及关于低温超导的安德森定理 。 1961年到1962年 , 他访问了剑桥大学卡文迪许实验室和丘吉尔学院 , 与莫特等人讨论了对称性破缺和约瑟夫森(Brian Josephson , 约瑟夫森效应的提出者) 的思想 。 1967年到1974年 , 在莫特的安排下 , 安德森在剑桥大学的凝聚态理论组工作 。 从1975年开始 , 他在普林斯顿大学任物理学教授 。
1970年 , 他提出了自旋玻璃(spin glass)的概念 , 并在之后与Sam Edwards一起建立了第一个关于自旋玻璃的理论 。 这方面的研究后来催生了统计物理的一种新形式 , 广泛地应用于计算机科学、蛋白质折叠、神经网络和进化模型等领域 。
1971年他发表文章 “More is Different(多者异也)” , 阐释了演生现象(emergent phenomena)以及科学的层级结构 , 强调了传统的还原论的局限性 。
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