本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
一些著名的科学家,当你见到他们时,会觉得他们比他们的声誉要小,而另一些则更大。菲尔·安德森属于后者。安德森于3月29日去世,享年96岁,他是20世纪物理学界一位尖刻的巨人,他反抗粒子物理学的极端还原论,并帮助激发了混沌和复杂性领域。我第一次在1986年通过电话采访了安德森,当时是高温超导体被发现之后,他对我的无知感到不耐烦。在1996年对我写的《科学的终结》一书的评论中,他指责我助长了“一股反科学主义浪潮”。在1999年《今日物理》杂志上的一篇专栏文章中,他批评我的悲观主义,并创造了“霍根主义”一词来描述“认为科学的终结(或者至少是我们科学的终结)即将到来”的信念。我很荣幸能够见到安德森,并且成为他批评的目标。“霍根主义”现在是我的推特账号。下面是我1994年在普林斯顿与他共度一天后为《大众科学》撰写的安德森个人简介。我特别喜欢最后一句。——约翰·霍根
菲利普·W·安德森说话时语速缓慢,发出深沉的咆哮,在句子之间停顿思考下一步。他的基本表情也是面无表情。但就像某种处于不稳定状态的异域陶瓷一样,安德森的情绪可以在不同模式之间瞬间切换。
在谈论他刚参加过的一个会议时,这位诺贝尔奖得主、普林斯顿大学物理学教授兴高采烈地回忆起一个关于癌症的会议。这些演讲让他惊叹于基因复制时几乎没有错误所使用的“一层又一层又一层”的纠错机制。他兴高采烈地说,研究人员将不得不发现深刻的新原理来解释这种现象。
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另一方面,一个关于他自己专长——高温超导体的会议“很糟糕”。安德森指责研究人员“在路灯下寻找”,而不是离开已知领域寻找问题的解决方案。
安德森痛苦地谈论了他与其余固态物理学之间的关系。“有时我觉得自己像一个又大又慢的目标,”他说。“稍微讽刺地说,有时我认为有抱负的年轻人梦想着击败著名的老家伙。仅仅证明我是对的肯定不会对他的声誉有任何好处。”
作为超导性、超流动性和其他凝聚态物质量子特性的权威,安德森在物理学领域一直是一位“指挥性人物”,超过40年。他早在反还原论流行之前就开始挑战粒子物理学的极端还原论。他1972年的文章《多则异》成为混沌和复杂性研究等反还原论领域的战斗口号。
阅读安德森在《今日物理》和其他地方发表的文章——其中许多文章都收录在他的书《理论物理学职业生涯》中——的读者都知道他可能是一位严厉的宗师。一个月,他用抒情的激情写道,在凝聚态系统中发现的秩序和无序之间的相互作用如何可以作为生活本身的隐喻。”
接下来,他抱怨说,年轻的科学家“似乎没有意识到拥有博士学位永远不能保证在基础研究领域获得职业:这应该并且应该是少数精英的特权。”
罗伯特·施里弗是一位诺贝尔物理学奖得主,他经常与安德森发生冲突,但他钦佩安德森的直率风格。施里弗说,安德森“发挥了独特的挑衅作用,以确保人们把事情做对”。但他补充说,安德森可能不讲究外交。
安德森并不为自己的直率道歉。“我只是按照我的看法来称呼他们,”他说。然而,令他困扰的是,一些同事认为他“独断专行,专横跋扈”。他认为自己是“叛逆者”。
安德森的反传统主义在他二战后在哈佛大学读书时就出现了。物理学研究生纷纷涌向朱利安·施温格的讲座,他后来因解释量子力学如何解释电磁学而获得了诺贝尔奖。“围绕着施温格有这种巨大的兴奋感和一群人,而我想朝另一个方向走,”安德森说。
安德森觉得更有实际意义的问题吸引了他。1949年获得博士学位后,安德森去了贝尔实验室,在那里他与晶体管的发明者约翰·巴丁和威廉·肖克利以及激光器的创造者查尔斯·汤斯一起工作。“这是一个竞争非常激烈的团队,”安德森说。
在贝尔实验室,安德森试图展示超导性等现象是如何从电子和其他量子实体之间错综复杂的联盟和冲突中产生的。在 20 世纪 50 年代中期,他提出了一个激进的解释,说明为什么半导体中的杂质有时会从导体转变为绝缘体。他对这种被称为局域化的效应的研究使他与约翰·H·范·弗莱克和内维尔·莫特一起获得了 1977 年的诺贝尔奖。
在 20 世纪 60 年代初期,安德森暂时离开了贝尔实验室,前往剑桥大学任教。他说,教授凝聚态物理学是一项特殊的挑战,通常没有得到很好的满足。一些从业人员对什么构成重要问题甚至什么构成证据的看法很差。“而且,很少有人对这个主题有一个统一的看法。”
因此,大多数关于凝聚态物理学的课程听起来“几乎和化学一样糟糕:只是一个又一个的现象”。安德森试图用一个称为对称性破缺的概念来解释他所在领域的细节。例如,液晶由像微小磁铁一样作用的分子组成,当分子随机排列时,它处于最对称的状态。当电流施加到晶体上,迫使分子沿同一方向排列时,这种对称性被“打破”并被新的、更具限制性的对称性所取代。
安德森的教学风格一定很奏效。他在剑桥的讲座启发了一位名叫布莱恩·约瑟夫森的害羞的年轻学生,他发现了一些超导电路的奇特特性。约瑟夫森因其发现而获得诺贝尔奖,现在被称为约瑟夫森效应。
安德森在超导性中关于对称性破缺的工作也促使彼得·希格斯提出类似的机制如何导致粒子在宇宙还年轻且炽热时获得质量。希格斯玻色子,据推测会促成对称性破缺,成为粒子物理学中最受追捧的奖项。命运多舛的超导超对撞机的目的是找到它。
安德森与粒子物理学家的关系是充满争议的。他抱怨说,在 20 世纪 60 年代,“他们到处声称他们正在进行基础科学,而我们其余人所做的一切都只是工程。”
安德森在他 1972 年的《多则异》文章中挑战了这种说法,他指出,现实具有层次结构,每个层次在某种程度上都独立于上下层次。“在每个阶段,都需要全新的定律、概念和概括,需要像前一个阶段一样伟大的灵感和创造力,”安德森认为。“心理学不是应用生物学,生物学也不是应用化学。”
安德森还提出,对称性破缺在生命、意识和其他复杂现象的出现中发挥了作用。他开始被邀请参加非常规的会议,包括 20 世纪 70 年代后期的一个关于涌现系统的会议。演讲者包括一位迷幻药物权威和一位拥护社会进化物理理论的马克思主义者。“我不会称他们为怪人,因为我也是其中之一,”安德森说。
在 20 世纪 80 年代后期,安德森在国会听证会上批评了超导超对撞机,他认为该机器不会解决具有独特理论意义或实际价值的问题。
“我把自己局限于说那些显而易见的事实,”他回忆道。当被问及国会决定取消加速器是否让他感到任何遗憾时,安德森说他只是“很遗憾国会让他们继续了这么久。”
安德森驳斥了一些粒子物理学家的说法,即超导超对撞机的死亡预示着美国反科学运动的日益增长。“在美国历史的每个时期都有土包子。我不认为存在有效的反科学运动。”他害怕宗教右翼,但这是出于政治原因。“如果他们掌权,我们将不得不捍卫科学之外的许多东西。”
安德森与粒子物理学家默里·盖尔曼关系紧张,盖尔曼称安德森的领域为“肮脏状态物理学”。盖尔曼曾暗示,如果希格斯玻色子被称为安德森-希格斯玻色子,安德森可能会支持超导超对撞机。安德森反驳说,盖尔曼在他的书《夸克与美洲虎》中对简单的物理定律如何产生如此多的复杂性提出了“非常令人不满意的”解释。安德森暗示说,盖尔曼“已经离开物理学的真正实质太久了”。
安德森和盖尔曼都将他们的声望借给了成立十年的圣塔菲研究所,这是一个复杂性研究中心。安德森担心一些复杂性研究人员对计算机模拟过于信任。“由于我对全球经济模型略知一二,所以我知道它们不起作用。”他补充说,“我总是怀疑全球气候模型和海洋环流模型……是否像经济模型一样充满了虚假的统计数据和测量结果。”
70 岁的安德森仍然在普林斯顿大学任教,他于 1975 年加入该校的教职。他开设了一门关于“起源和开端”的跨学科课程,涵盖了宇宙学和生物学中的重大问题。安德森怀疑一些问题可能无法最终解答。他尤其怀疑一些科学家声称科学可以实现“万物理论”的说法。
安德森见证过许多雄心勃勃的理论兴衰,例如控制论和突变论。当然,某些科学原理具有广泛的适用性,例如生物学中的进化和物理学中的对称性破缺。 “但你绝不能屈服于这样的诱惑,认为在一个层面有效的原理在所有层面都有效,”安德森宣称。“你永远不可能理解一切。当一个人理解一切时,他就疯了。”
延伸阅读:
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