研究興趣從實驗結果而來安德森教授紀念會上讓人印象深刻的片段_風聞

他的研究興趣永遠是由實驗結果而非數學結構的美妙觸發的，這一點跟狄拉克和楊振寧有所不同。

撰文｜戴希（香港科技大學物理學系講座教授）

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

剛剛離世的安德森教授是普林斯頓大學物理系的榮休教授，他於1977年獲得諾貝爾物理學獎，是凝聚態物理的奠基人之一。對我來説感觸最深的，就是菲爾的研究興趣永遠是由實驗結果而非數學結構的美妙觸發的，這一點跟狄拉克和楊振寧有所不同。

上世紀50年代，他到貝爾實驗室以後的第一個研究課題，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對稱破缺的概念。然後他的興趣轉到無序電子體系，其背景就是如何通過摻雜使得半導體導電的實驗問題。

50年代末，他的興趣轉到超導體，從研究超導體的集體激發模式到發現Anderson-Higgs機制，再從超導體的相位漲落到約瑟夫森隧道效應，其背後都是重要的實驗物理學問題。

70年代開始，他的主要興趣又回到磁學，這次他受到材料學家Matthias的影響。當時Matthias製備了一系列磁性金屬和非磁性金屬形成的合金材料，他請菲爾考慮一個非常現實的實驗問題，就是這些合金有沒有磁性，如果有磁性如何給出理論描述？在對這個問題的研究過程中，菲爾提出了安德森模型和解決Kondo問題的關鍵思想——重整化。通過對這類體系的思考，他又產生了自旋液體的想法，也就是共振價鍵態（RVB）。

菲爾的學術生涯最後面對的問題，就是銅基高温超導體系的機理問題，這對他來説就好比是遊戲打到最後一關跳將出來的超級大Boss。面對這個由實驗物理學家提出的艱鉅挑戰，菲爾又一次早早地交卷了，他給出的答案跟常規超導體的BCS理論完全不同，是基於摻雜共振價鍵態的全新超導理論。雖然説菲爾後來對自己提出的這一理論發生過動搖，但最後他還是回到了最初的想法。也許有些同學會有不同意見，但我的看法是，這就是解釋高温超導機理的正確理論，也是他偉大的學術生涯裏最後的高峯。

下面，我來介紹一下這個報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任教。這幅畫是他2015年在普林斯頓擔任博士後期間所做，此後一直掛在普林斯頓大學物理系Jadwin Hall的走廊牆上。Zangwill教授把此畫作為這次演講的PPT封面。(本肖像畫的版權由Titus Neupert博士所有)

圖1: 菲爾·安德森教授對凝聚態物理思想的貢獻。滿滿的一屏，幾乎就是整個凝聚態物理的發展史。

圖2：菲爾·安德森教授的童年在UIUC（伊利諾伊大學香檳分校）度過。

圖3：安德森教授在哈佛取得博士學位，那一年哈佛物理系理論物理專業的學生中有十一位選擇了Schwinger作為導師，只有菲爾選擇師從Van Vleck教授研究量子化學。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，建立了描述磁性摻雜拓撲絕緣體中鐵磁性的“Van Vleck機制”。

圖4：菲爾·安德森教授的博士論文《關於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物理學會三月會議上作邀請報告，那一年他27歲。在我認識的朋友中，第一次做三月會議邀請報告時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理論研究範式，就是從對實際材料體系的深刻理解出發，提煉出最簡單的模型，安德森模型、安德森局域化、共振價鍵等，都是這方面的典範。

圖7：1993年菲爾在美國國會關於超級對撞機建設的聽證會上，與温伯格教授各執一詞。如今看來，按照Zangwill教授的説法，兩位大物理學家都言重了，粒子物理學家至今還有許多問題可做，美國的高能物理也沒有“死亡”。

圖8：菲爾總結了四條他對科學的深刻理解。關於第一點，也就是我們常常掛在嘴上的“少數人掌握真理”的觀點。關於第二點，我很遺憾沒能有機會問問他對人工智能的看法。關於第三點，我能想到的例子就是“倖存者偏差”問題。而關於最後一點的深刻思考將超越實證科學的範疇而走向某種先驗的、近乎神學的觀念。

圖9：這是一個悲傷的故事。1954年菲爾·安德森教授在東京大學久保亮五教授的研究組裏進行了半年的學術休假，回美國之前，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後院裏。這盆象徵着日美兩國科學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，而在短短一個多星期之後就傳來了安德森教授過世的噩耗。也許，正如《紅樓夢》裏黛玉説的，人世間致美之物都是通靈性的吧。

最後，大家如果對這個精彩的報告有興趣，可前往“返樸”微博觀看錄像。