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『物理』文小刚忆安德森：他是20世纪凝聚态物理的一面旗帜


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美国时间3月29日 ， 著名凝聚态物理学家 P. W. 安德森（Philip Warren Anderson）去世 ， 享年96岁 。 以下是中国科学技术大学772校友文小刚回忆文章 。 来自返朴微信公号 。
『物理』文小刚忆安德森：他是20世纪凝聚态物理的一面旗帜
本文插图
凝聚态物理学家P. W. 安德森（Philip Warren Anderson ， 1923.12.13 - 2020.3.29） 。 | 图片来源：Wikipedia
安德森是凝聚态物理学的开创者 ， 他在电子局域化、反铁磁系统、对称性破缺、高温超导等诸多领域都做出了重大贡献 ， 甚至“凝聚态理论”这个概念最早也是由他和剑桥大学的同事们提出的 。 在此之前 ， 这个领域往往被称为固体理论 。
在得知安德森去世的消息后 ， 麻省理工学院教授、凝聚态物理学家、《返朴》总编辑文小刚回忆了自己在普林斯顿求学时见到的安德森教授的风采 ， 以及他在学术研究和物理学思想方面对自己的深刻影响 ， 以表达对这位物理学大师的缅怀之情 。
撰文 | 文小刚
安德森是20世纪凝聚态物理的一面旗帜 。 他的一个成名之作是以他名字命名的电子局域化现象 ， 这为他赢得了1977年的诺贝尔奖 。 在高温超导领域 ， 安德森是一个精神领袖 ， 他指出电子自旋液体对理解高温超导的重要性 ， 引导了研究强关联电子体系的一个新潮流 ， 特别是他引入了演生规范场、自旋电荷分离等等开创性的物理新观念 。 在他的激励下 ， 上世纪80年代末到90年代初 ， 高温超导的研究真是百家争鸣 ， 天马行空 ， 再怪的理论都不怪 ， 有非常多的新观念、新思想涌现出来 。 拓扑序理论正是起源于这个创新求异、争奇夺艳的时代 。
我1982年选择去普林斯顿读博士 ， 正是冲着安德森去的 。 可到了普林斯顿之后 ， 发现当时他只有一半时间在普林斯顿 ， 另一半时间在贝尔实验室 。 他带了8个学生 ， 学生见他很不容易 。 我又发现普林斯顿做高能的组非常强 ， 如日中天 ， 犹豫再三终于决定做超弦理论 。 可到快毕业的时候 ， 高温超导被发现了 。 那时他隔三差五跑到4楼研究生的地盘 ， 讨论分享最新的进展 ， 一点架子也没有 ， 像个孩子一样激动热情 。 他是普林斯顿物理系唯一一个自己跑到研究生地盘的大教授 。
那时我开始参加他们的组会 。 听 Ganapathy Baskaran 讲他和安德森的一个工作 ， 说 U(1) 规范场是如何从量子磁性材料中蹦出来的 。 后来安德森自己又讲 ， 量子磁性材料中的 U(1) 规范场其实是 SU(2) 规范场 。 可是他在一个小时的讲解中 ， 根本就没有写出 SU(2) 规范场 ， 也没有说清楚 SU(2) 规范场到底是怎么出现的 。 他只是讲了各种各样的迹象和思路使他相信一定有 SU(2) 规范场 。 结果我听得一头雾水 。 几个月后有两篇文章出来 ， 从形式上论证了量子磁性材料中真的可以有 SU(2) 规范场 。
这次经历对我触动很大 。 很显然 ， 安德森对规范场的数学并不精通 ， 可是他对规范场物理本质的理解是如此的深刻 。 我自认为花了两年时间 ， 学了两遍量子场论 ， 对规范场应该很熟悉 ， 可还是完全听不懂安德森对规范场的物理洞察 。 这使我意识到量子场论中对规范场的介绍并没有触及到规范场的本质 。 寻求对规范场本质的理解 ， 正是我发展拓扑序理论的原动力 。
我在普林斯顿高等研究院做博士后时 ， 听过安德森给高年级研究生讲的凝聚态物理课 。 他讲的东西常常在形式上是错的 ， 数学也是错的 ， 可是在这些有数学错误、逻辑不通的描述背后 ， 隐含着深刻的物理精华 ， 要把这些精华听出来很不容易 。 这反映了在物理的前沿 ， 我们想要描述的东西常常是超出了现在已有的数学工具 ， 所以我们只好用这些不合适的数学语言 ， 来试图描写我们想要说的东西 。 这代表最前沿的物理研究和思想方法：在没有找到合适数学语言的情况下 ， 如何推进物理研究 。 这让我叹为观止 ， 成为我努力的目标 。


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