菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家( 二 )


安德森大学二年级的时候 , 美国加入了第二次世界大战 。 急于为国出力的他 , 从物理系转到了能够快速毕业的电子物理专业 , 这是哈佛为鼓励学生参军而特别设置的专业 。 毕业后他在美国海军研究中心实验室做了两年微波工程师 , 这段经历使他意识到自己应该在理论物理方面一展身手 。 战争结束后 , 安德森回到母校攻读博士学位 , 他发觉哈佛还欠他一个正统的物理学教育 , 那个电子物理专业课程中从未提到量子理论 。
许多战时的学生都只专注于军事相关的知识和技能 , 而和平时期对知识技能的要求则有所区别 。 于是 , 许多具备理论研究素养的学生都跟安德森一样来哈佛回炉再造 。 他们中的11位选择跟随大学新聘的明星教授施温格(JulianSchwinger) , 从事原子物理研究 。 而安德森则在此时表露出了他此后频繁展现的反主流精神 , 刻意地找了个不喜欢原子物理的借口 , 转而跟从JohnVanVleck , 并首次完成了小分子微波吸收谱的完整量子力学理论计算 。
安德森在1949年完成的博士毕业论文 , 至今仍被广泛引用 , 然而他的求职过程却颇为艰难 。 面试官对一位谙熟分子物理学的应聘者提不起太大兴趣 , 他们似乎更喜欢原子物理方面的专家 。 最后 , 安德森只好接受了老师帮助安排的一个职位 , 加入贝尔实验室WilliamShockley领导的研究小组 , 从事固体物理研究 , 那是当时美国唯一一个专注于此领域的研究课题组 。
2.贝尔实验室
在20世纪中期的那50年时间里 , 贝尔实验室(BellLabs)大概是世界上最好的研究机构 。 安德森受益于那里的环境 , 实验室也因他的加入而受益颇丰 。 在最初的几个月里 , 他醉心研读了1940年FrederickSeitz所著的TheModernTheoryofSolids , 证实了Shockley提出的一个关于钛酸钡氧化陶瓷中铁电性起源的猜想 , 还向一个学术期刊俱乐部推荐鲍林(LinusPauling)提出的以共振价键理论解释金属结合力的论文 。
然而就同许多先前者一样 , 安德森也很快对Shockley的蛮横风格失望不已 , 他转而向贝尔实验室的另外三名杰出学者寻求指导 , GregoryWannier、ConyersHerring和CharlesKittel 。 Wannier教会了他热爱统计力学 , Herring不仅教会了他固体物理 , 还传授了许多文学方面百科全书一般的知识 , Kittel教会了他磁学并且特别建议他在反铁磁性方面展开研究(Kittel著有固体物理学的经典教材《固体物理学导论》) 。 这方面此前一直缺乏直接的实验手段 , 当时刚出现的磁性中子散射技术正好可以用于反铁磁性实验研究 。
菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家
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图2.安德森在贝尔实验室的导师GregoryWannier,ConyersHerring和CharlesKittel.|图片来源:WannierportraitcourtesyoftheAIPEmilioSegrèVisualArchives,PhysicsTodayCollection;HerringandKittelportraitscourtesyoftheAIPEmilioSegrèVisual
1952年1月安德森向《物理评论》(PhysicalReview)提交了估算反铁磁性量子理论方面的论文 , 这篇文章具有相当的历史意义 , 正是在这篇文章中 , 自发对称性破缺的概念被首次提出 。 这是一种很特殊的现象 , 系统的哈密顿量表述形式明明具备某种对称性 , 然而系统却会自发地从多个简并的对称构型中选择一个从而失去对称性 。 安德森对此讨论了很多 , 其中就提到了与后来所谓古德斯通模式(Goldstonemode)颇为类似的内容 。 可惜直到10年之后 , 他在对称性破缺方面的创见才得到人们的关注 。
菲利普·安德森:凝聚态物理的艺术家】在遇到日本理论物理学家RyogoKubo之后 , 安德森很快就收到邀请 。 Kubo邀请他去东京参加在那里举办的首届国际理论物理学大会 , 并在Kubo的研究组里参观6个月 。 贝尔实验室批准了安德森的无薪假期 , 1953年9月 , 他携带着妻子Joyce和女儿Susan抵达了日本 。