物理學和複雜性研究的嚴厲宗師菲利普·安德森去世

這位諾貝爾獎得主支援一種反還原論的科學觀,認為“多則異”

1977年獲得諾貝爾獎後的安德森。

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一些著名的科學家,當你見到他們時,會覺得他們比他們的聲譽要小,而另一些則更大。菲爾·安德森屬於後者。安德森於3月29日去世,享年96歲,他是20世紀物理學界一位尖刻的巨人,他反抗粒子物理學的極端還原論,並幫助激發了混沌和複雜性領域。我第一次在1986年透過電話採訪了安德森,當時是高溫超導體被發現之後,他對我的無知感到不耐煩。在1996年對我寫的《科學的終結》一書的評論中,他指責我助長了“一股反科學主義浪潮”。在1999年《今日物理》雜誌上的一篇專欄文章中,他批評我的悲觀主義,並創造了“霍根主義”一詞來描述“認為科學的終結(或者至少是我們科學的終結)即將到來”的信念。我很榮幸能夠見到安德森,並且成為他批評的目標。“霍根主義”現在是我的推特賬號。下面是我1994年在普林斯頓與他共度一天後為《大眾科學》撰寫的安德森個人簡介。我特別喜歡最後一句。——約翰·霍根

菲利普·W·安德森說話時語速緩慢,發出深沉的咆哮,在句子之間停頓思考下一步。他的基本表情也是面無表情。但就像某種處於不穩定狀態的異域陶瓷一樣,安德森的情緒可以在不同模式之間瞬間切換。

在談論他剛參加過的一個會議時,這位諾貝爾獎得主、普林斯頓大學物理學教授興高采烈地回憶起一個關於癌症的會議。這些演講讓他驚歎於基因複製時幾乎沒有錯誤所使用的“一層又一層又一層”的糾錯機制。他興高采烈地說,研究人員將不得不發現深刻的新原理來解釋這種現象。


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另一方面,一個關於他自己專長——高溫超導體的會議“很糟糕”。安德森指責研究人員“在路燈下尋找”,而不是離開已知領域尋找問題的解決方案。

安德森痛苦地談論了他與其餘固態物理學之間的關係。“有時我覺得自己像一個又大又慢的目標,”他說。“稍微諷刺地說,有時我認為有抱負的年輕人夢想著擊敗著名的老傢伙。僅僅證明我是對的肯定不會對他的聲譽有任何好處。”

作為超導性、超流動性和其他凝聚態物質量子特性的權威,安德森在物理學領域一直是一位“指揮性人物”,超過40年。他早在反還原論流行之前就開始挑戰粒子物理學的極端還原論。他1972年的文章《多則異》成為混沌和複雜性研究等反還原論領域的戰鬥口號。

閱讀安德森在《今日物理》和其他地方發表的文章——其中許多文章都收錄在他的書《理論物理學職業生涯》中——的讀者都知道他可能是一位嚴厲的宗師。一個月,他用抒情的激情寫道,在凝聚態系統中發現的秩序和無序之間的相互作用如何可以作為生活本身的隱喻。”

接下來,他抱怨說,年輕的科學家“似乎沒有意識到擁有博士學位永遠不能保證在基礎研究領域獲得職業:這應該並且應該是少數精英的特權。”

羅伯特·施裡弗是一位諾貝爾物理學獎得主,他經常與安德森發生衝突,但他欽佩安德森的直率風格。施裡弗說,安德森“發揮了獨特的挑釁作用,以確保人們把事情做對”。但他補充說,安德森可能不講究外交。

安德森並不為自己的直率道歉。“我只是按照我的看法來稱呼他們,”他說。然而,令他困擾的是,一些同事認為他“獨斷專行,專橫跋扈”。他認為自己是“叛逆者”。

安德森的反傳統主義在他二戰後在哈佛大學讀書時就出現了。物理學研究生紛紛湧向朱利安·施溫格的講座,他後來因解釋量子力學如何解釋電磁學而獲得了諾貝爾獎。“圍繞著施溫格有這種巨大的興奮感和一群人,而我想朝另一個方向走,”安德森說。

安德森覺得更有實際意義的問題吸引了他。1949年獲得博士學位後,安德森去了貝爾實驗室,在那裡他與電晶體的發明者約翰·巴丁和威廉·肖克利以及雷射器的創造者查爾斯·湯斯一起工作。“這是一個競爭非常激烈的團隊,”安德森說。

在貝爾實驗室,安德森試圖展示超導性等現象是如何從電子和其他量子實體之間錯綜複雜的聯盟和衝突中產生的。在 20 世紀 50 年代中期,他提出了一個激進的解釋,說明為什麼半導體中的雜質有時會從導體轉變為絕緣體。他對這種被稱為局域化的效應的研究使他與約翰·H·範·弗萊克和內維爾·莫特一起獲得了 1977 年的諾貝爾獎。

在 20 世紀 60 年代初期,安德森暫時離開了貝爾實驗室,前往劍橋大學任教。他說,教授凝聚態物理學是一項特殊的挑戰,通常沒有得到很好的滿足。一些從業人員對什麼構成重要問題甚至什麼構成證據的看法很差。“而且,很少有人對這個主題有一個統一的看法。”

因此,大多數關於凝聚態物理學的課程聽起來“幾乎和化學一樣糟糕:只是一個又一個的現象”。安德森試圖用一個稱為對稱性破缺的概念來解釋他所在領域的細節。例如,液晶由像微小磁鐵一樣作用的分子組成,當分子隨機排列時,它處於最對稱的狀態。當電流施加到晶體上,迫使分子沿同一方向排列時,這種對稱性被“打破”並被新的、更具限制性的對稱性所取代。

安德森的教學風格一定很奏效。他在劍橋的講座啟發了一位名叫布萊恩·約瑟夫森的害羞的年輕學生,他發現了一些超導電路的奇特特性。約瑟夫森因其發現而獲得諾貝爾獎,現在被稱為約瑟夫森效應。

安德森在超導性中關於對稱性破缺的工作也促使彼得·希格斯提出類似的機制如何導致粒子在宇宙還年輕且熾熱時獲得質量。希格斯玻色子,據推測會促成對稱性破缺,成為粒子物理學中最受追捧的獎項。命運多舛的超導超對撞機的目的是找到它。

安德森與粒子物理學家的關係是充滿爭議的。他抱怨說,在 20 世紀 60 年代,“他們到處聲稱他們正在進行基礎科學,而我們其餘人所做的一切都只是工程。”

安德森在他 1972 年的《多則異》文章中挑戰了這種說法,他指出,現實具有層次結構,每個層次在某種程度上都獨立於上下層次。“在每個階段,都需要全新的定律、概念和概括,需要像前一個階段一樣偉大的靈感和創造力,”安德森認為。“心理學不是應用生物學,生物學也不是應用化學。”

安德森還提出,對稱性破缺在生命、意識和其他複雜現象的出現中發揮了作用。他開始被邀請參加非常規的會議,包括 20 世紀 70 年代後期的一個關於湧現系統的會議。演講者包括一位迷幻藥物權威和一位擁護社會進化物理理論的馬克思主義者。“我不會稱他們為怪人,因為我也是其中之一,”安德森說。

在 20 世紀 80 年代後期,安德森在國會聽證會上批評了超導超對撞機,他認為該機器不會解決具有獨特理論意義或實際價值的問題。

“我把自己侷限於說那些顯而易見的事實,”他回憶道。當被問及國會決定取消加速器是否讓他感到任何遺憾時,安德森說他只是“很遺憾國會讓他們繼續了這麼久。”

安德森駁斥了一些粒子物理學家的說法,即超導超對撞機的死亡預示著美國反科學運動的日益增長。“在美國曆史的每個時期都有土包子。我不認為存在有效的反科學運動。”他害怕宗教右翼,但這是出於政治原因。“如果他們掌權,我們將不得不捍衛科學之外的許多東西。”

安德森與粒子物理學家默裡·蓋爾曼關係緊張,蓋爾曼稱安德森的領域為“骯髒狀態物理學”。蓋爾曼曾暗示,如果希格斯玻色子被稱為安德森-希格斯玻色子,安德森可能會支援超導超對撞機。安德森反駁說,蓋爾曼在他的書《夸克與美洲虎》中對簡單的物理定律如何產生如此多的複雜性提出了“非常令人不滿意的”解釋。安德森暗示說,蓋爾曼“已經離開物理學的真正實質太久了”。

安德森和蓋爾曼都將他們的聲望借給了成立十年的聖塔菲研究所,這是一個複雜性研究中心。安德森擔心一些複雜性研究人員對計算機模擬過於信任。“由於我對全球經濟模型略知一二,所以我知道它們不起作用。”他補充說,“我總是懷疑全球氣候模型和海洋環流模型……是否像經濟模型一樣充滿了虛假的統計資料和測量結果。”

70 歲的安德森仍然在普林斯頓大學任教,他於 1975 年加入該校的教職。他開設了一門關於“起源和開端”的跨學科課程,涵蓋了宇宙學和生物學中的重大問題。安德森懷疑一些問題可能無法最終解答。他尤其懷疑一些科學家聲稱科學可以實現“萬物理論”的說法。

安德森見證過許多雄心勃勃的理論興衰,例如控制論和突變論。當然,某些科學原理具有廣泛的適用性,例如生物學中的進化和物理學中的對稱性破缺。 “但你絕不能屈服於這樣的誘惑,認為在一個層面有效的原理在所有層面都有效,”安德森宣稱。“你永遠不可能理解一切。當一個人理解一切時,他就瘋了。”

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