菲利普·安德森（1923—2020）

2020年3月29日，菲利普·安德森（Philip Warren Anderson）逝世，享年96歲。在他的引領下，凝聚態物理學獲得了長足發展。1977年，安德森憑借對無序體系電子結構的基礎性理論研究和磁學方面的開創性工作而與其他人共同分享了當年的諾貝爾物理學獎。他在研究超導體時，提出了安德森-希格斯機制，這一機制如今已成為粒子物理學標準模型的理論之一。

量子物理在早期取得了成功，這使一些人相信，將自然還原至最基本的粒子，科學就能取得進步。對此，安德森不予認同，他認為當物質凝聚在一起時所產生的涌現性也同樣重要。他表示，在科學領域，將物理學、化學、生物學、計算機科學和經濟學聯系起來，每出現一種前所未有的復雜現象都會催生新的領域。

安德森出生于1923年，父親是一名植物病理學家。16歲時，他進入哈佛大學，從此迷上了物理。第二次世界大戰期間，他在位于華盛頓特區的美國海軍研究實驗室從事雷達研究工作。他的一位同事給了他一份有關量子力學的珍貴文稿，這是安德森初次接觸量子力學。之后，他重返哈佛大學，繼續攻讀研究生學位，師從約翰·范弗萊克（John Hasbrouck Van Vleck），研究壓力對譜線增寬的影響。1977年，范弗萊克與他共同獲得了諾貝爾獎。

1949年，在晶體管發明者之一威廉·肖克利（William Shockley）的盛邀之下，安德森加盟貝爾電話實驗室理論團隊。起初，安德森重點研究磁力。根據量子力學的預測，電子攜帶微小的自旋磁矩。安德森結合電子排斥效應和量子力學，闡釋了鐵原子獲得磁性的原理，并對產生反鐵磁性的相互作用進行了解釋。

1958年，安德森發現磁性和超導性之間具有驚人的相似性。磁體集中磁場，超導體則對磁場有排斥作用，使其懸浮于空中。繼約翰·巴丁（John Bardeen）、利昂·庫珀（Leon Cooper）和羅伯特·施里弗（Robert Schrieffer）發現超導性是因電子形成庫珀對而產生的之后，安德森意識到這些庫珀對是一種贗自旋。安德森在研究超導體中的光子如何運動時，發現它們獲得了質量。

安德森意識到超導和粒子物理學之間還有更深層次的相似之處。1962年，他提出了一種名為規范玻色子的亞原子力載體在一種宇宙超導體中獲得質量的機制，該機制如今以英國物理學家彼得·希格斯（Peter Higgs）的名字命名為希格斯場。1964年，希格斯發表了預測希格斯玻色子存在的論文，其中大量引用了安德森的研究成果。

1957年，安德森根據在貝爾實驗室開展的半導體工作，提出材料中的缺陷和雜質等導致的無序會使電子波局域化，從而產生絕緣體。如今，安德森局域化被認為是無序介質中各種波具備的普遍性質。安德森還對自旋玻璃進行了研究，這是一種包括鐵磁相互作用和反鐵磁相互作用的隨機磁體。他與英國劍橋大學的山姆·愛德華茲（Sam Edwards）合作，模擬玻璃“記憶”周邊環境歷史的性能。愛德華茲-安德森模型是早期用于現代機器學習的神經網絡的前身。

1967年至1975年，安德森擔任劍橋大學客座教授，與1977年的第三位諾貝爾獎得主內維爾·莫特（Nevill Mott）過從甚密。1975年，他開始任職于普林斯頓大學，主要致力于高溫超導性研究。

1953年，安德森在日本造訪東京大學數學物理學家久保良吾期間，成為圍棋這一古老游戲的大師。就像他能夠憑借本能想到比對手更勝一籌的幾步棋一樣，他對物理學的見解也往往是別人難以理解的。作為一名理論物理學家，他的直覺非比尋常。他能夠將問題化繁為簡，用最少的數學知識將其解決。

安德森就像精神領袖，讓許多年輕的物理學家深受啟發。盡管安德森已經離我們遠去，但他的想法在今天仍然極具前瞻性。

資料來源 Nature