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『物理』彪悍的人生不需要解释，物理学界的大侦探——安德森


美国物理学家菲利普?沃伦?安德森于当地时间3月29日逝世 ， 享年96岁 。 他是凝聚态物理奠基性和领军性的理论大师 ， 他提出和发展的安德森局域、BCS超导理论、磁性和反磁性理论对凝聚态物理和电子技术发展有着决定性影响 。 安德森的深邃洞察远远超越凝聚态物理甚至整个物理学的范畴 ， 不仅推动了粒子物理质量来源机制的建立 ， 更为人类贡献了全新的科学观 。
自然科学往往是和这个世界交谈：“你是什么样的？我要如何理解你展示出的样子？你从哪来？……我呢？”
但物理学家菲利普·安德森（Philip Warren Anderson）不同 ， 他首先问的是自己：“我在跟哪个世界交谈？”
『物理』彪悍的人生不需要解释，物理学界的大侦探——安德森
本文插图

在安德森之前的科学史中 ， 科研工作者往往抱有这样的想法：基本粒子构成了自然世界 ， 那么也“应当”存在一个从基本粒子出发的“最基本”的理论 ， 它延伸出所有理论和学科 ， 构成整个“科学” 。 但这一浅白的观点其实违反常识：我们在描述容貌的时候 ， 说的是“眉如翠羽 ， 齿如含贝” ， 完全不需要从细胞层面分析眉毛牙齿 。
问题在于 ， 科学不是自然本身 ， 而是人对自然的刻画 。 正如我们描述容貌时 ， 最基本的概念是五官而不是细胞更不是夸克——任何科学问题都有特定的基本概念 ， 这些概念构成完整的“世界” ， 不需要还原到基本粒子 。
安德森最早系统地论证了这一点 ， 说明了不同层面的问题对应不同层面的理论 ， 所有理论对各自的问题都同样“基本” 。 颇为奇妙的是 ， 人们迅速接受了这一观点 ， 就像集体回想起一个被忘记的常识 。
这在科学史上的整个过程 ， 就像大侦探步入案发现场 ， 一开口就对探员们娓娓道来案情的来龙去脉 ， 误入歧途的探员们这才恍然：“啊！原来是这样！对 ， 当然是这样！”
把物理发现的过程比喻成探案 ， 并像“像电子一样思考”（安德森的名言） ， 安德森提出其局域化理论的过程 ， 可以写成下面这个故事 。
『物理』彪悍的人生不需要解释，物理学界的大侦探——安德森
本文插图

1958年 ， 发生了这么一件“案子” 。
那年 ， 贝尔实验室的专家费赫（Feher）一脸疲惫地找到安德森 ， 开门见山说到：“菲利普·安德森博士 ， 或者 ， 大侦探安德森先生 。 我们的线人失踪了……”
安德森停下手里的实验或眼前的冥想：“什么线人？在哪不见的？”
“电子的自旋扩散失踪了 ， 这些线人带着材料电性质的线索 ， 这下线索全断了 。 ”
“在哪？”
“我们制备了一块样品 ， 往里面掺杂 ， 测电性质 。 可是在很多区域 ， 电子的‘信息’消失了 。 ”
“这有点奇怪……”
“太奇怪了 ， 电子的自旋扩散是波 ， 一般地说 ， 波遇到障碍会衍射对吧 ， 绕过障碍物 ， 对不对？所以掺杂之后那些波去哪了？我的线人怎么就沉默了 。 ”
瘦弱腼腆的安德森此刻陷入深思 ， 目光注视着桌面 ， 仿佛那有一个深邃的世界：“还需要案件细节……”
“这是案卷 ， 实验室内部资料谨慎查阅啊 。 ”
“不 ， 我说的是 ， 先去案发现场 。 ”
“侦探先生 ， 现场是块小小的实验样品 ， 丢的是咱的宝贝电子 ， 而咱们是活人啊 。 能进现场我就不做实验了 ， 也犯不着找您这个大侦探啦 。 ”
安德森像在自言自语：“侦探必须去案发现场 。 但去案发现场的 ， 只能是电子 。 ”他信步踱开 ， 抬头出神 ， 仿佛徜徉在什么地方 。
费赫沉默了 ， 他让思维跟上眼前的情况 。
“波函数 ， ”安德森一边让思维步入案发现场 ， 一边让思考回到最舒适起点 ， 任由语言信马由缰 ， “量子力学和场论是对的 ， 至少在眼前 ， 我们需要晶格中的量子场论……”


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