从文科生到物理巨擘,诺奖得主Anthony J. Leggett逝世

日期:2026-03-10 15:13:06 / 人气:3



据伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校官网消息,世界著名理论物理学家安东尼·莱格特(Anthony J. Leggett)于美国当地时间3月8日逝世,享年87岁。这位横跨人文学科与物理学的传奇学者,以其在超导体、超流体领域的先驱性贡献享誉全球,不仅为人类探索量子世界开辟了新路径,更用一生诠释了跨界求索的无限可能。

莱格特是低温物理与凝聚态理论领域公认的世界级领军人物,因对超导体和超流体理论的突破性研究,荣获2003年诺贝尔物理学奖。他的研究横跨宏观量子现象、耗散系统量子理论及量子力学基础等多个前沿领域,留下的学术成果至今仍深刻影响着物理学及相关学科的发展方向。

“莱格特教授思维卓越,总是在研究具有突破性的思想,而且他为人谦逊低调、平易近人,”伊利诺伊大学生物工程教授拉希德·巴希尔(Rashid Bashir)追忆道,“世界失去了一位传奇人物,也失去了一位极好的人。我们将深切怀念他。”

莱格特最为人熟知的成就,正是为他赢得诺奖的氦-3超流体理论研究。在此之前,科学家已发现氦-4在极低温度下会形成无粘滞的超流体,但氦-3原子属于费米子,受泡利不相容原理限制,无法像氦-4(玻色子)那样直接凝聚。20世纪70年代,莱格特巧妙运用并拓展BCS超导理论,提出在毫开尔文级别的极低温度下,氦-3原子会通过复杂方式两两配对,形成自旋和轨道角动量均不为零的库珀对。这一理论不仅完美预言了氦-3超流体中复杂的多相结构,更揭示了微观量子态对宏观流体动力学和磁性特征的决定作用,其理论框架后来被广泛应用于宇宙学、亚原子粒子研究及液晶等多个领域,成为低温物理领域的核心理论基础。他也是首个清晰阐释氦-3超流相核磁共振频移现象的科学家,为这一宏观量子力学现象提供了关键理论支撑。

2003年12月,在瑞典斯德哥尔摩的诺贝尔奖颁奖典礼上,莱格特从卡尔·古斯塔夫国王手中接过荣誉勋章,这一刻也成为他学术生涯的高光时刻。|Darrell Hoemann/The News-Gazette

除了超流体领域,莱格特在量子力学的宏观应用研究中同样留下了不可磨灭的印记。他始终以严谨的态度审视“量子力学能否直接应用于宏观物体”这一核心问题,与合作者共同提出著名的Caldeira-Leggett模型,详细描述了量子系统与宏观环境相互作用时的量子退相干过程——即量子系统如何逐渐丧失量子特性、趋近经典状态。这一模型为开放量子系统、量子退相干及超导量子电路噪声理论的发展奠定了重要基础,成为量子力学领域的经典模型。

此外,他提出的Leggett-Garg不等式,被誉为宏观世界的“贝尔不等式”,为实验物理学家提供了检验“经典宏观实在论”与量子预测兼容性的关键数学工具。这一不等式的提出,源于对“薛定谔的猫”等宏观量子佯谬的深入思考,其相关研究为厘清经典与量子世界的边界提供了重要思路。莱格特的这些理论成果,直接启发了约翰·克拉克(John Clarke)、约翰·马丁尼斯(John Martinis)和米歇尔·德沃雷特(Michel Devoret)在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化的实验,三人也凭借这项工作分享了2025年诺贝尔物理学奖。约1985年,莱格特曾专门就“薛定谔的猫”这一经典命题发表演讲,进一步推动了宏观量子力学的普及与研究。|Emilio Segrèvisual archives of the American Institute of Physics

1986年高温超导体被发现后,莱格特迅速投身相关研究,提出了测试新型超导体对称性的实验方案,直接促成戴尔·范·哈林根(Dale Van Harlingen)、唐纳德·金斯伯格(Donald Ginsberg)和大卫·沃尔曼(David Wollman)的后续实验。1993年,该实验给出了新型超导体具有d波对称性的关键证据,而传统低温超导体通常采用近似各向同性的s波配对描述,这一发现为高温超导体的理论研究指明了新方向。

1938年3月26日,安东尼·莱格特出生于英国伦敦南部坎伯韦尔的一个天主教家庭。他曾风趣地写道:“据说我比预产期晚了七分钟才出生,这似乎预示着我早年就有的拖延症倾向,而这种倾向恐怕会贯穿我之后的大部分职业生涯。”

莱格特的父母都是各自家族中的初代大学生,两人在伦敦大学求学期间相识订婚。安东尼出生后不久,第二次世界大战爆发,18个月大的他被疏散到萨里郡恩格尔菲尔德格林的小村庄公园,在那里度过了整个战争年代。战争结束后,他回到伦敦上诺伍德的家中,父亲成为中学物理、化学和数学教师,母亲则为照顾五个子女,放弃了教师职业,全身心投入家庭。

受父母影响,莱格特从小接受天主教信仰熏陶。他后来回忆道:“这使我们在当时的英国成为了一个人数不多且处境艰难的少数群体。虽然我在二十岁出头就不再是虔诚的天主教徒了,但我仍然时不时地会想,童年和青少年时期,我坚持和捍卫(有时是在公共场合,甚至面对一些嘲笑)与众不同的信仰和态度的经历,在多大程度上影响了我后来对物理学乃至对生活的态度。”

莱格特的学术轨迹极具传奇色彩——他最初在牛津大学攻读人文学科,1959年获得古典学(Literae Humaniores)本科学位。“你必须在很小的时候(通常是十五岁,但我当时是十三岁)就做出选择——在古典文学、现代语言、数学和科学之间做出选择。这个选择基本上决定了你在大学里可以攻读哪些学位(假设你上了大学),而这反过来又严重限制了你能申请的工作类型。”他曾这样回忆自己早年的选择。

尽管哲学是莱格特最擅长的科目,但他并未打算以哲学为职业。在他看来,哲学更多依赖“措辞”而非客观标准,他曾坦言:“数学这个学科决定了,如果做错那只能是因为你蠢。我希望有做错了但还不蠢的可能性。”这种对“客观标准”的追求,最终促使他转向物理学领域。正如他后来所说,哲学无法告诉他自然的对错,而物理学能通过实验检验猜想的真伪,这正是他所追求的研究方向。

完成古典学学位后,莱格特在牛津大学攻读第二个本科专业——物理学,随后继续深造,于1964年在牛津大学获得物理博士学位。毕业后,他进入伊利诺伊大学物理学系,师从戴维·派恩斯(David Pines)和约翰·巴丁(John Bardeen),之后又前往日本京都等地从事博士后研究,逐步搭建起自己的学术体系。

莱格特在2003年的诺奖新闻发布会上回忆,大学末期的两件事让他对物理学产生了浓厚兴趣:一是1957年前苏联发射第一颗人造卫星斯普特尼克1号,激发了他对自然科学的探索欲;二是一位退休牧师——曾是数学教师——的悉心指导,“他照顾着我,教给了我很多事情,让我有了学习数学的信心”。

对于自己的“文科生”经历,莱格特曾有过一段幽默又深刻的解读:“经常有人问我,在我后来的物理学生涯中,我从古典学学位中得到的训练是否以及如何对我有用。对于这个问题,我有一个开玩笑的答案,即我显然与我的一些物理学同事不同,我至少知道希腊字母j和y之间的区别!”

“不过,我也有一个认真的回答。我当然觉得至少这个学位的哲学部分帮助塑造了我看待世界的方式,特别是看待一些物理学问题的方式。这并不是一件容易量化或说得很具体的事情;我从来没有接受过精神分析课程,但我想,任何真正经历过这种过程的人,大概都不可能再以完全相同的眼光看待世界。我认为,我在牛津经历的那种严格的分析哲学训练,对我来说也是如此。另一个类比,也许是我后来把日语学到相当流利时所体验到的那种感觉:这就像是一个人学会了使用一块自己原先并不知道存在的肌肉。无论如何,我从来没有一刻后悔过我在这个学位上花费的时间。”这种跨界的学术训练,也让他在物理学研究中拥有了不同于其他学者的思维视角,更善于审视理论背后的本质问题。

1967年至1983年,莱格特在英国萨塞克斯大学(University of Sussex)度过了学术生涯中极其丰产的十几年,期间产出了大量具有影响力的研究成果。随后,他回到伊利诺伊大学任教,直至2019年正式退休。莱格特与其研究团队成员曾在如今以他名字命名的研究所——安东尼·莱格特凝聚态理论研究所并肩深耕,留下了无数科研佳话。|摄影:L.Brian Stauffer

在伊利诺伊大学任职期间,莱格特还同时担任加拿大滑铁卢量子计算研究所(Institute for Quantum Computing)的相关职务,推动量子计算与凝聚态物理的交叉研究。2013年,他出任上海复杂物理中心创始主任,为中国物理学研究的发展提供了重要支持;2018年,他还应邀做客南方科技大学讲堂,为中国师生带来量子力学主题的精彩讲座,推动学术交流与人才培养。2023年,他成为伊利诺伊大学凝聚态理论研究所(Institute for Condensed Matter Theory)首席科学家,该研究所也于同年更名为安东尼·J·莱格特凝聚态理论研究所,以表彰他的卓越贡献。

莱格特在世的亲人包括他1973年结婚的妻子Haruko Kinase-Leggett、女儿Elizabeth Asako Kinase-Leggett,以及姐妹Judith Leggett和Clare Prangley。他的家人将带着他的遗志,继续传承他对科学与生活的热爱。

除诺贝尔物理学奖外,莱格特还荣获众多国际顶级奖项,包括2022-23年沃尔夫物理学奖、1999年尤金·芬伯格纪念奖章、1991年保罗·狄拉克奖章和奖金、1981年西蒙纪念奖与弗里茨·伦敦纪念奖,以及1975年詹姆斯·克拉克·麦克斯韦奖章和奖金,每一项荣誉都彰显着他在物理学领域的深厚造诣。

学术之外,莱格特的学术地位也得到全球学界的广泛认可。他是美国国家科学院院士、美国哲学学会会员、美国艺术与科学院院士、爱尔兰文学与历史学会会员,同时也是英国皇家学会、美国物理学会和美国物理学联合会的会士,还是英国物理学会荣誉会士、俄罗斯科学院外籍院士。2004年,他因“对物理学的杰出贡献”,被英国女王伊丽莎白二世授予爵士头衔,成为物理学界公认的“学术标杆”。

“托尼(莱格特)是一位深受爱戴的同事。他说话总是轻声细语,以至于人们很容易忽略他的成就之非凡,”伊利诺伊大学物理学系主任维迪娅·马达万(Vidya Madhavan)说,“他对物理学系和学校都怀有极其深厚的归属感。无论多么忙碌,他总会抽时间帮助同事和学生;尽管经常出差,他始终是物理学系稳定而持续的存在。他和妻子一起向一代又一代同事、学生和博士后敞开家门,我们所有人都对此深怀感激。”

莱格特的离去,是全球物理学界的重大损失。他从文科生跨界成为物理巨擘,用严谨的科研态度、开阔的学术视野,为人类探索量子世界写下了浓墨重彩的一笔;他谦逊低调、乐于助人的品格,更成为无数科研工作者的榜样。虽然他已离去,但他的学术思想将永远照亮人类探索未知的道路,他的传奇人生也将永远被铭记。

作者:安信14娱乐平台官网




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