菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家

菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家
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物理学家P.W.安德森(PhilipAnderson)因无序和磁性材料方面的工作获得1977年诺贝尔物理学奖 , 但这并不足以彰显他的贡献 。 他推动多体理论与固体物理的融合 , 最终形成了如今的凝聚态物理 , 堪称凝聚态物理的宗师 。 在经典论文“moreisdifferent”中 , 安德森驳斥了物理学界长期弥漫的还原论观点 , 认为自然在不同尺度上会涌现出新的复杂性 。 在这之后 , 更是参与创建了复杂系统研究的圣地——圣塔菲研究所 。 安德森于2020年3月29日逝世 , 对凝聚态及其他领域的深刻影响使他成为理论物理天空中最闪亮的一颗巨星 。
撰文|AndrewZangwill
翻译|董唯元
审校|梁金
菲利普·沃伦·安德森(PhilipWarrenAnderson,1923-2020)是20世纪最有成就也最重要的物理学家之一 。 在贝尔实验室、剑桥大学和普林斯顿大学的50多年研究工作中 , 他一直以超群的品味、深刻的洞察和惊人的创造力 , 努力探索大自然的规律 。
安德森推动了多体理论与固体物理的融合 , 并最终形成了如今的凝聚态物理 , 他在这方面的贡献远超他人 。 他在1984年所著的《凝聚态物理学的基本概念》(BasicNotionsofCondensedMatterPhysics)中指出 , 要想描述含有1023个粒子的系统行为 , 更好的方法应当是构建并使用模型的哈密顿量 , 而不是去解多体薛定谔方程 。 在过去几十年里 , 这一方法已然成为各类凝聚态物理教科书的主流 。
另一位诺奖得主Pierre-GillesdeGennes非常羡慕安德森 , 曾经称其为“固体物理界的教皇” 。 这个绰号倒是蛮恰当 , 因为安德森确实像是建立起了这个领域的教义信条 。 那些忠实的追随者们时刻关注着他的声音 , 许多人还会努力揣测他的观点并尽力证明 。 然而在他自己看来 , 他是一个反叛者 , 从不乖乖就范 , 总是对自然规律背后的原因充满着永远无法满足的好奇心 。 这篇文章中我将简略介绍安德森的生活和科研工作 , 希望能使读者感受到他给我们带来的诸多影响 。
1.上土之子
安德森双亲的祖先分别是苏格兰和爱尔兰移民 , 他们都参加过美国独立战争 , 后来在印第安纳西部肥沃的土地上经营农庄 。 农活显然不是所有人的最爱 , 安德森的外公和舅舅更喜欢在克劳福德斯维尔的沃巴什学院(WabashCollege)教拉丁文、数学和英文 。 同样的爱好使安德森的父亲和叔叔都成为了植物病理学家 。 安德森的父亲是伊利诺伊大学香槟分校的教授 , 他也在那里长大 。 期间他会频繁地回到克劳福德斯维尔 , 一直与家族保持着密切的联系 。 他的家族具有典型的印第安纳人气质 , 既勇于质疑又细致敏感 。
菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家
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图1.10岁的安德森(前排中间)与家人和亲戚(1934年) 。 |来源:SusanAnderson
高中时期 , 安德森不仅学业优秀而且擅长跑步、网球和速滑运动 。 他也参加了生物学和棋类社团 , 每年还会参演学校举办的演出 , 在毕业典礼上创作并朗诵的作品更是展现了他不俗的历史修养 。 他的高中毕业相册上写着“TheImportanceofBeingEarnest” , 这是作家奥斯卡·王尔德的一部戏剧的名字 , 中文译为“不可儿戏” 。
在那些年里 , 安德森经常跟随着父亲参加大学里的周末聚会活动 。 伊利诺伊大学的教职员们周末经常聚在一起 , 远足、游泳、打棒球 , 他们也经常以左翼思想谈论政治话题 。 这些思想深深影响了年轻的安德森 , 使他终生对社会公平和正义抱有热忱 。 也正是通过这些聚会活动 , 安德森结识了物理系主任F.WheelerLoomis , 并在他的推荐下赢得了哈佛大学的奖学金 。