撰寫者 | 李燦燦、孫楊
編輯| 金壯偉
安東尼·萊格特（ ）教授（J.），美國國家科學院院士，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和上海交通大學物理學教授，是國際學術界公認的量子物理學領軍人物。 他主導了宏觀耗散系統中量子物理的研究方向，主張利用凝聚態系統來驗證量子力學的基石，并注重利用約瑟夫森器件等特殊凝聚態系統來研究外推的可行性。宏觀層面的量子理論體系。
該教授曾榮獲多項榮譽和科學獎項：2003年諾貝爾物理學獎、2002/2003年沃爾夫物理學獎、1999年紀念獎章、1992年保羅·狄拉克獎章、1980年英國皇家學會會員、1975年麥克斯韋獎等。由于他對物理學的杰出貢獻，他被英國女王伊麗莎白二世封為爵士。
教授熱衷于與青年學生和物理愛好者分享他的物理思想、科學理念、生活和科研經歷。 過去幾年，他一直在上海為本科生和研究生教授超導和超流體。 2018年6月，該教授在上海交通大學講學時，經當年博士生敖平教授建議，上海大學敖平教授、《科學通報》編委會主編李燦燦，上海交通大學孫楊教授對教授進行了采訪。
《科學通報》：您因在超流體領域的杰出工作而獲得2003年諾貝爾物理學獎。 您年輕時為何選擇超流體作為研究方向？
: 原因很簡單。 我研究生期間和博士后期間的大部分研究工作都是關于這種特殊物質——液氦3。當時我已經發表了幾篇論文，所以我對該領域有很好的了解，而不僅僅是該領域的實驗性質。系統，也包括其他科學家提出的理論。 有趣的是，我想出了一個重要的想法：在極低的溫度下，液氦 3 可能表現得像金屬，成為超導體。 換句話說，電子形成對并表現出獨特的性質，例如超流動性。 很多人也進入這個研究領域，但很多時候，他們被引導到了錯誤的方向。 所以我認為我很幸運。
《科學通報》：隨著科學研究的不斷深入，您認為超流氦3仍然是一個有趣且重要的問題嗎？ 它會對未來的研究或知識產生什么影響？
：關于這個特定系統——超流氦 3——有很多有趣的問題，但從某種意義上說，我認為它們并不重要。 從某種程度上來說，過去40年來關于超流氦3最重要的問題一直是庫珀對的形成機制——不僅僅是我們在大多數普通超導體中想到的簡單態，還有所謂的奇異態（state）。 普通超導體中形成的庫珀對是兩個相互強關聯的電子，但庫珀對的內部結構非常簡單，其總自旋為零。 對于超流氦 3，它是總自旋為 1 的庫珀對。
盡管在實驗之前就已經預測到了這一點，但直到我們得到真實的物理結果之后，人們才意識到這有多么有趣。 所以我認為，從某種意義上來說，超流氦3本身并不是那么重要，重要的是它對其他更復雜系統的影響。
《科學通報》：中國擁有世界上數量最多的勤奮科學家，中國科學家和公眾對諾貝爾獎有著特殊的依戀。 自2015年屠呦呦研究員首次獲得諾貝爾生理學或醫學獎以來，中國科學家也期待在其他領域獲獎。 您認為中國本土物理科學家距離獲得諾貝爾物理學獎還有多遠？
：首先，很多諾貝爾獎爭奪者都在中國接受過培訓； 也就是說，雖然諾貝爾物理學獎目前沒有頒發給在中國完成的工作，但許多獲獎工作都是由中國人完成的。 中國有很多年輕的杰出學者，我認為他們未來幾年所做的一些工作很有可能獲得諾貝爾物理學獎。 但如果我們想提高幾率，我認為我們必須找到某種方法來減輕科學家在職業生涯最具創造力階段的壓力，讓他們以更輕松的方式工作。
我下面說的這種情況不僅發生在中國，在美國等其他國家也有發生，但在中國更為明顯。 例如，研究生如果想獲得好的博士后職位，就必須在或其他國際知名期刊上發表論文。 為了獲得良好的教學職位，博士后也是如此。 這太可怕了。 如果科學家被迫關注或在其他期刊上發表文章，短期內他們能做的就是關注所謂的熱點問題。 事實上，最好的科學問題不是熱門話題，而是熱點話題。 他們需要時間來學習。 也許他們會研究2到4年就能解決的問題，但這不是研究物理學的方法，也肯定不會獲得諾貝爾獎。
說實話，我一直以為自己很幸運。 不僅因為我知道自己應該做什么，還因為我在蘇塞克斯大學（英國）的工作。 我在大學的主要工作是教學，我不覺得我必須在知名期刊上發表文章。 雖然學校也鼓勵發表論文，鼓勵我在周末、晚上等進行研究，并為我提供使用圖書館設施和其他輔助設施的便利，但我的工作主要是教學而不是研究。 如果沒有這個，我可能就不會獲得諾貝爾獎。 在中國競爭如此激烈的環境下，我不知道如何復制這種情況。
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科學通報：我們可以輕松地與物理學家或具有豐富數學知識的人用數學語言討論量子力學。 但對于非物理專業的學生來說，可能很難讓他們相信量子力學，這主要是因為對量子力學結果的實際觀察的解釋非常具體。 您能談談這個問題嗎？
：這個問題已經存在了 90 年，我認為我們在這方面并沒有取得很大進展。 雖然量子力學取得了令人難以置信的成功，不僅在它最初提出的領域（基本原子和分子物理學等），而且在比這更廣泛的領域。 到目前為止，我們還沒有發現任何證據表明它出了問題。
想象一下，我遇到一個時間旅行者，他從公元 3000 年回到過去，并問他生活在公元 3000 年的人對量子力學有何看法。 在我看來，他的答案有兩種可能。
一種可能性：他向我保證，即使在公元 3000 年，人們仍然相信量子力學基本上是對物理世界的完整描述。 當然，到那時，人們對物質世界的認識將會發生很大的變化。 如果他真的回到過去并告訴我這些，那么我將不得不決定如何解釋量子力學的成功。 在這種情況下，我想我可能會采取某種極簡主義的觀點。 也就是說，我只是認為量子力學是一個“食譜”。 它無非是我們以實驗誤差為代價發現的一個“食譜”，它總是給我們提供與我們的觀察相符的“正確答案”。 所以，我什至不會嘗試超越這個解釋。 這只是一個“食譜”，必須接受這個事實。 盡管正在努力采取更多行動，但前景似乎相當令人沮喪。 這是一種比較悲觀的看法。
另一種可能性是：從公元3000年回來的旅行者告訴我，現在已經沒有人相信量子力學了。 我個人更喜歡這個觀點。 在幾千年的歷史演變中，物理學經歷了一次又一次重大革命。 即使是公元3000年提出的問題也將與今天的問題完全不同。 我不知道這場革命或這些革命會是什么樣子，但我堅信，無論它采取何種形式，它很可能不僅會改變量子力學的概念，還會改變我們對箭頭的看法的時間。 。 我認為這是另一個尚未真正理解的大謎團。
我認識一些人，比如已故的斯蒂芬·霍金，他們完全相信時間之箭。 但我覺得時間之箭很神秘，操縱時間之箭聽起??來就像科幻小說一樣。 未來人們操縱時間之箭的可能性極其渺茫。 舉一個簡單的例子，假設發生了犯罪行為，警察想知道犯罪者是誰。 他們擁有能夠讓時間倒流的 CCD(-) 相機的可能性極低，因為這違背了物理學原理。
《科學通報》：您提到了時間之箭（時間倒轉），再次引起了我們的好奇心。 能詳細介紹一下嗎？
：這有點類似于天氣預報。 既然我們對預測未來幾個小時的天氣有一定的信心，而對未來幾天或更長時間的信心則較差，所以沒有人對明年這個時候的天氣做出任何猜測。 我認為我們可能會達到這樣的境地：我們有理由相信我們可以回到某個特定的時間； 如果我們超越這個范圍量子物理論文3000字，事情就會變得不那么清晰； 如果我們試圖回到幾年前，我們就會失去一切。 操縱時間之箭是一個大膽而瘋狂的猜測。 我認為這只是想象。
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《科學通報》：近兩三十年來，高溫超導已成為熱門話題。 盡管該領域聚集了一大批甚至比其他領域還要多的優秀專家學者，并且從不同角度進行了大量的實驗，但對于高通量形成的理論機制還沒有統一的看法。 -溫度超導性。 為什么銅酸鹽超導體的問題還沒有解決？
：我認為部分原因與材料本身有關。 以傳統的超導體為例，例如鋁或鋁酸鹽。 它們是大塊超體，并且它們的超導性非常強大。 它們可以通過多種方式被破壞，而不會改變它們的超導性。 事實上，最令人驚嘆的是，完全破壞其晶格結構并且仍然具有超導性是可能的。 類似材料還有超級玻璃等。
對于理解傳統超導體非常有幫助的一件事是，轉變溫度與費米溫度的比率通常非常低，也許只有千分之一。 這意味著人們可以忘記高能量下發生的事情，而完全專注于較低溫度下發生的事情。
新型超導體的超導性似乎并不那么魯棒，并且對各種擾動非常敏感。 這意味著實驗數據庫必須不斷修改和更新。 結果，你常常會發現實驗結果并不那么可信。 。 在研究這個問題的最初十年中，由于科學家們沒有意識到所有這些困難，他們聲稱實驗過程中存在一些雜質，擾亂了實驗數據。 這意味著我們不能100%相信現有的實驗數據。 其次，轉變??溫度與費米能量的比值并不是那么大，并且該比值可能會增長。 此外，我們清楚地知道，與高能過程相關的許多特性本身對超導性的形成很敏感。
這是否意味著超越 BCS(--) 的理論？ 從實驗上來說，確實是這樣。 例如，我注意到當一種特定的金屬變得超導時，它的光吸收率會改變 5%。 對于某些銅酸鹽超導體來說確實如此。 這是否意味著更高的能態更重要？ 不確定。 如果你仔細研究它們之間的轉換，你會發現低能態可能會發生一些變化，也可能是高能態，或者是介于兩者之間的狀態。 我認為這是一個難點。
：您認為傳統超導和高溫超導之間是否存在統一的理論？
：是的。 如果你在 1952 年問我有關傳統超導體的問題，我會持懷疑態度。 然而，近年來確實出現了一些理論。 所以，我認為完全有可能存在一個統一的理論。 從某種意義上說，人們可能需要一個新的視角來看待這個問題。
如果你問我如何在銅酸鹽超導體方面取得進展，我認為人們需要做的是找出真相，這是一個可以通過實驗來回答的是/否的問題，而不必過多依賴微觀理論。 過去人們在這方面已經取得了一些成功。 例如，在銅酸鹽超導體的早期，問題是我們是否可以簡單地通過著名的-(-)理論并修改其性質來解釋銅酸鹽超導體的宏觀電動力學？ 我想很多人的答案都是肯定的。 他們做出的預測得到了實驗的證實。 人們不需要知道發生的一切。 有了這種現象學宏觀理論，一切似乎都可行。
第二個問題基本上是一個是/否問題。 我們不知道傳統超導體的對稱性是什么，也不知道相對波函數的結構是什么。 幸運的是，事實證明我們可以通過一些實驗來確定答案。
我對我提出的第三個問題——形成超導性的能量來源在哪里——非常有熱情，并試圖讓實驗室的同事們來研究這個問題，這有點技術性。 但歸根結底，一切都是庫侖能量（ ）。 然而，它必須與動能區分開來。 因此，庫侖能量可以用不同波矢和不同頻率漲落的貢獻之和來表示。 這并不完全是一個是/否問題； 對于這個問題，不同的實驗可以提供不同的答案。 因此，我一直在努力鼓勵政府同事現在關注這個問題。
回顧這些問題，你會發現所有這些問題的有趣之處在于，基本上都可以通過實驗直接回答。
高溫超導體和贗能隙（來源：Rager，）
《科學通報》：等國際頂級期刊吸引了眾多科學家投稿量子物理論文3000字，發表了大量重要成果，引起了國際上的廣泛關注。 作為一名科研人員，您認為期刊的國際影響力應該如何提升？
：我覺得《He》之所以能成為頂級雜志，主要是因為審稿標準很高。 我不太了解，但他們的評判標準確實相當高，至少公眾是這么認為的。 我認為編輯部可以控制的因素之一是編輯和審稿的質量 - 我認為你們在這方面做得很好 - 為接受文章制定相當高的標準很重要，期刊將會有對此予以獎勵。 盡量限制接受論文數量，使其成為精品期刊。 總的來說，如果想成為《和》這樣的頂級期刊，必須設定相當高的審稿標準。
此外，如果您喜歡冒險，也許您可??以保留期刊的名稱并開始一個新期刊，就像您對子期刊 X 所做的那樣，并設定更高的標準。 無論你做什么，你都必須有耐心。 當然，你還必須勇敢并能夠承擔風險。
《科學通報》：發表文章時如何選擇期刊？
：我對發表文章的期刊有特定的偏好，并且我愿意付費在一些物理期刊上發表文章。 例如，在我寫的一篇關于超流氦 3 是液體磁體的論文中，我刪除了很多不必要的論點，使其簡短而有力。 通常這類文章會給出一些新的視角。 文章雖短，但會給讀者留下足夠的想象空間。
事實上，很多諾貝爾獎獲得者在國際頂級期刊上發表的論文并不多。 他們的論文有的沒有在所謂的高影響力期刊上發表過，有的甚至沒有在英文期刊上發表過。 例如，獲得2015年諾貝爾生理學或醫學獎的中國科學家屠呦呦，其諾貝爾獎獲獎成果首次在《科學通報》上發表。
致謝：特別感謝上海大學敖平教授對本次采訪及稿件修改的大力支持！
文章標題圖和封面圖來源：
賽先生
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