撰写者 | 李灿灿、孙杨
编辑| 金壮伟
安东尼·莱格特（ ）教授（J.），美国国家科学院院士，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和上海交通大学物理学教授，是国际学术界公认的量子物理学领军人物。 他主导了宏观耗散系统中量子物理的研究方向，主张利用凝聚态系统来验证量子力学的基石，并注重利用约瑟夫森器件等特殊凝聚态系统来研究外推的可行性。宏观层面的量子理论体系。
该教授曾荣获多项荣誉和科学奖项：2003年诺贝尔物理学奖、2002/2003年沃尔夫物理学奖、1999年纪念奖章、1992年保罗·狄拉克奖章、1980年英国皇家学会会员、1975年麦克斯韦奖等。由于他对物理学的杰出贡献，他被英国女王伊丽莎白二世封为爵士。
教授热衷于与青年学生和物理爱好者分享他的物理思想、科学理念、生活和科研经历。 过去几年，他一直在上海为本科生和研究生教授超导和超流体。 2018年6月，该教授在上海交通大学讲学时，经当年博士生敖平教授建议，上海大学敖平教授、《科学通报》编委会主编李灿灿，上海交通大学孙杨教授对教授进行了采访。
《科学通报》：您因在超流体领域的杰出工作而获得2003年诺贝尔物理学奖。 您年轻时为何选择超流体作为研究方向？
: 原因很简单。 我研究生期间和博士后期间的大部分研究工作都是关于这种特殊物质——液氦3。当时我已经发表了几篇论文，所以我对该领域有很好的了解，而不仅仅是该领域的实验性质。系统，也包括其他科学家提出的理论。 有趣的是，我想出了一个重要的想法：在极低的温度下，液氦 3 可能表现得像金属，成为超导体。 换句话说，电子形成对并表现出独特的性质，例如超流动性。 很多人也进入这个研究领域，但很多时候，他们被引导到了错误的方向。 所以我认为我很幸运。
《科学通报》：随着科学研究的不断深入，您认为超流氦3仍然是一个有趣且重要的问题吗？ 它会对未来的研究或知识产生什么影响？
：关于这个特定系统——超流氦 3——有很多有趣的问题，但从某种意义上说，我认为它们并不重要。 从某种程度上来说，过去40年来关于超流氦3最重要的问题一直是库珀对的形成机制——不仅仅是我们在大多数普通超导体中想到的简单态，还有所谓的奇异态（state）。 普通超导体中形成的库珀对是两个相互强关联的电子，但库珀对的内部结构非常简单，其总自旋为零。 对于超流氦 3，它是总自旋为 1 的库珀对。
尽管在实验之前就已经预测到了这一点，但直到我们得到真实的物理结果之后，人们才意识到这有多么有趣。 所以我认为，从某种意义上来说，超流氦3本身并不是那么重要，重要的是它对其他更复杂系统的影响。
《科学通报》：中国拥有世界上数量最多的勤奋科学家，中国科学家和公众对诺贝尔奖有着特殊的依恋。 自2015年屠呦呦研究员首次获得诺贝尔生理学或医学奖以来，中国科学家也期待在其他领域获奖。 您认为中国本土物理科学家距离获得诺贝尔物理学奖还有多远？
：首先，很多诺贝尔奖争夺者都在中国接受过培训； 也就是说，虽然诺贝尔物理学奖目前没有颁发给在中国完成的工作，但许多获奖工作都是由中国人完成的。 中国有很多年轻的杰出学者，我认为他们未来几年所做的一些工作很有可能获得诺贝尔物理学奖。 但如果我们想提高几率，我认为我们必须找到某种方法来减轻科学家在职业生涯最具创造力阶段的压力，让他们以更轻松的方式工作。
我下面说的这种情况不仅发生在中国，在美国等其他国家也有发生，但在中国更为明显。 例如，研究生如果想获得好的博士后职位，就必须在或其他国际知名期刊上发表论文。 为了获得良好的教学职位，博士后也是如此。 这太可怕了。 如果科学家被迫关注或在其他期刊上发表文章，短期内他们能做的就是关注所谓的热点问题。 事实上，最好的科学问题不是热门话题，而是热点话题。 他们需要时间来学习。 也许他们会研究2到4年就能解决的问题，但这不是研究物理学的方法，也肯定不会获得诺贝尔奖。
说实话，我一直以为自己很幸运。 不仅因为我知道自己应该做什么，还因为我在苏塞克斯大学（英国）的工作。 我在大学的主要工作是教学，我不觉得我必须在知名期刊上发表文章。 虽然学校也鼓励发表论文，鼓励我在周末、晚上等进行研究，并为我提供使用图书馆设施和其他辅助设施的便利，但我的工作主要是教学而不是研究。 如果没有这个，我可能就不会获得诺贝尔奖。 在中国竞争如此激烈的环境下，我不知道如何复制这种情况。
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科学通报：我们可以轻松地与物理学家或具有丰富数学知识的人用数学语言讨论量子力学。 但对于非物理专业的学生来说，可能很难让他们相信量子力学，这主要是因为对量子力学结果的实际观察的解释非常具体。 您能谈谈这个问题吗？
：这个问题已经存在了 90 年，我认为我们在这方面并没有取得很大进展。 虽然量子力学取得了令人难以置信的成功，不仅在它最初提出的领域（基本原子和分子物理学等），而且在比这更广泛的领域。 到目前为止，我们还没有发现任何证据表明它出了问题。
想象一下，我遇到一个时间旅行者，他从公元 3000 年回到过去，并问他生活在公元 3000 年的人对量子力学有何看法。 在我看来，他的答案有两种可能。
一种可能性：他向我保证，即使在公元 3000 年，人们仍然相信量子力学基本上是对物理世界的完整描述。 当然，到那时，人们对物质世界的认识将会发生很大的变化。 如果他真的回到过去并告诉我这些，那么我将不得不决定如何解释量子力学的成功。 在这种情况下，我想我可能会采取某种极简主义的观点。 也就是说，我只是认为量子力学是一个“食谱”。 它无非是我们以实验误差为代价发现的一个“食谱”，它总是给我们提供与我们的观察相符的“正确答案”。 所以，我什至不会尝试超越这个解释。 这只是一个“食谱”，必须接受这个事实。 尽管正在努力采取更多行动，但前景似乎相当令人沮丧。 这是一种比较悲观的看法。
另一种可能性是：从公元3000年回来的旅行者告诉我，现在已经没有人相信量子力学了。 我个人更喜欢这个观点。 在几千年的历史演变中，物理学经历了一次又一次重大革命。 即使是公元3000年提出的问题也将与今天的问题完全不同。 我不知道这场革命或这些革命会是什么样子，但我坚信，无论它采取何种形式，它很可能不仅会改变量子力学的概念，还会改变我们对箭头的看法的时间。 。 我认为这是另一个尚未真正理解的大谜团。
我认识一些人，比如已故的斯蒂芬·霍金，他们完全相信时间之箭。 但我觉得时间之箭很神秘，操纵时间之箭听起来就像科幻小说一样。 未来人们操纵时间之箭的可能性极其渺茫。 举一个简单的例子，假设发生了犯罪行为，警察想知道犯罪者是谁。 他们拥有能够让时间倒流的 CCD(-) 相机的可能性极低，因为这违背了物理学原理。
《科学通报》：您提到了时间之箭（时间倒转），再次引起了我们的好奇心。 能详细介绍一下吗？
：这有点类似于天气预报。 既然我们对预测未来几个小时的天气有一定的信心，而对未来几天或更长时间的信心则较差，所以没有人对明年这个时候的天气做出任何猜测。 我认为我们可能会达到这样的境地：我们有理由相信我们可以回到某个特定的时间； 如果我们超越这个范围量子物理论文3000字，事情就会变得不那么清晰； 如果我们试图回到几年前，我们就会失去一切。 操纵时间之箭是一个大胆而疯狂的猜测。 我认为这只是想象。
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《科学通报》：近两三十年来，高温超导已成为热门话题。 尽管该领域聚集了一大批甚至比其他领域还要多的优秀专家学者，并且从不同角度进行了大量的实验，但对于高通量形成的理论机制还没有统一的看法。 -温度超导性。 为什么铜酸盐超导体的问题还没有解决？
：我认为部分原因与材料本身有关。 以传统的超导体为例，例如铝或铝酸盐。 它们是大块超体，并且它们的超导性非常强大。 它们可以通过多种方式被破坏，而不会改变它们的超导性。 事实上，最令人惊叹的是，完全破坏其晶格结构并且仍然具有超导性是可能的。 类似材料还有超级玻璃等。
对于理解传统超导体非常有帮助的一件事是，转变温度与费米温度的比率通常非常低，也许只有千分之一。 这意味着人们可以忘记高能量下发生的事情，而完全专注于较低温度下发生的事情。
新型超导体的超导性似乎并不那么鲁棒，并且对各种扰动非常敏感。 这意味着实验数据库必须不断修改和更新。 结果，你常常会发现实验结果并不那么可信。 。 在研究这个问题的最初十年中，由于科学家们没有意识到所有这些困难，他们声称实验过程中存在一些杂质，扰乱了实验数据。 这意味着我们不能100%相信现有的实验数据。 其次，转变温度与费米能量的比值并不是那么大，并且该比值可能会增长。 此外，我们清楚地知道，与高能过程相关的许多特性本身对超导性的形成很敏感。
这是否意味着超越 BCS(--) 的理论？ 从实验上来说，确实是这样。 例如，我注意到当一种特定的金属变得超导时，它的光吸收率会改变 5%。 对于某些铜酸盐超导体来说确实如此。 这是否意味着更高的能态更重要？ 不确定。 如果你仔细研究它们之间的转换，你会发现低能态可能会发生一些变化，也可能是高能态，或者是介于两者之间的状态。 我认为这是一个难点。
：您认为传统超导和高温超导之间是否存在统一的理论？
：是的。 如果你在 1952 年问我有关传统超导体的问题，我会持怀疑态度。 然而，近年来确实出现了一些理论。 所以，我认为完全有可能存在一个统一的理论。 从某种意义上说，人们可能需要一个新的视角来看待这个问题。
如果你问我如何在铜酸盐超导体方面取得进展，我认为人们需要做的是找出真相，这是一个可以通过实验来回答的是/否的问题，而不必过多依赖微观理论。 过去人们在这方面已经取得了一些成功。 例如，在铜酸盐超导体的早期，问题是我们是否可以简单地通过著名的-(-)理论并修改其性质来解释铜酸盐超导体的宏观电动力学？ 我想很多人的答案都是肯定的。 他们做出的预测得到了实验的证实。 人们不需要知道发生的一切。 有了这种现象学宏观理论，一切似乎都可行。
第二个问题基本上是一个是/否问题。 我们不知道传统超导体的对称性是什么，也不知道相对波函数的结构是什么。 幸运的是，事实证明我们可以通过一些实验来确定答案。
我对我提出的第三个问题——形成超导性的能量来源在哪里——非常有热情，并试图让实验室的同事们来研究这个问题，这有点技术性。 但归根结底，一切都是库仑能量（ ）。 然而，它必须与动能区分开来。 因此，库仑能量可以用不同波矢和不同频率涨落的贡献之和来表示。 这并不完全是一个是/否问题； 对于这个问题，不同的实验可以提供不同的答案。 因此，我一直在努力鼓励政府同事现在关注这个问题。
回顾这些问题，你会发现所有这些问题的有趣之处在于，基本上都可以通过实验直接回答。
高温超导体和赝能隙（来源：Rager，）
《科学通报》：等国际顶级期刊吸引了众多科学家投稿量子物理论文3000字，发表了大量重要成果，引起了国际上的广泛关注。 作为一名科研人员，您认为期刊的国际影响力应该如何提升？
：我觉得《He》之所以能成为顶级杂志，主要是因为审稿标准很高。 我不太了解，但他们的评判标准确实相当高，至少公众是这么认为的。 我认为编辑部可以控制的因素之一是编辑和审稿的质量 - 我认为你们在这方面做得很好 - 为接受文章制定相当高的标准很重要，期刊将会有对此予以奖励。 尽量限制接受论文数量，使其成为精品期刊。 总的来说，如果想成为《和》这样的顶级期刊，必须设定相当高的审稿标准。
此外，如果您喜欢冒险，也许您可以保留期刊的名称并开始一个新期刊，就像您对子期刊 X 所做的那样，并设定更高的标准。 无论你做什么，你都必须有耐心。 当然，你还必须勇敢并能够承担风险。
《科学通报》：发表文章时如何选择期刊？
：我对发表文章的期刊有特定的偏好，并且我愿意付费在一些物理期刊上发表文章。 例如，在我写的一篇关于超流氦 3 是液体磁体的论文中，我删除了很多不必要的论点，使其简短而有力。 通常这类文章会给出一些新的视角。 文章虽短，但会给读者留下足够的想象空间。
事实上，很多诺贝尔奖获得者在国际顶级期刊上发表的论文并不多。 他们的论文有的没有在所谓的高影响力期刊上发表过，有的甚至没有在英文期刊上发表过。 例如，获得2015年诺贝尔生理学或医学奖的中国科学家屠呦呦，其诺贝尔奖获奖成果首次在《科学通报》上发表。
致谢：特别感谢上海大学敖平教授对本次采访及稿件修改的大力支持！
文章标题图和封面图来源：
赛先生
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